Optimierte Verschaltung und Betriebsweise von Großwärmepumpen in der Tiefengeothermie (Masterarbeit bei den SWM)

Institut

Lehrstuhl für Energiesysteme (TUM-ED)

Typ

Masterarbeit /

Inhalt

theoretisch /  

Beschreibung

Die Tiefengeothermie verfügt insbesondere im süddeutschen Molassebecken über ein erhebliches technisches Potenzial zur Dekarbonisierung urbaner Wärmenetze. In klassischen hydrothermalen Projekten liegt die Fördertemperatur häufig oberhalb der erforderlichen Vorlauftemperatur des Fernwärmenetzes, sodass eine direkte Einspeisung möglich ist. Mit steigenden Anforderungen an Effizienz, Ressourcenschonung und Netzintegration rücken jedoch zunehmend geothermische Ressourcen in den Fokus, deren Produktionstemperatur unterhalb des benötigten Netztemperaturniveaus liegt oder deren energetisches Potenzial durch eine weitergehende Abkühlung des Thermalwassers erschlossen werden könnte.

Mit der zunehmenden Marktreife von Großwärmepumpen eröffnen sich hierfür neue systemische Optionen. Die Integration leistungsstarker Wärmepumpensysteme im Megawattmaßstab ermöglicht sowohl die Anhebung des Temperaturniveaus als auch die Absenkung der Reinjektionstemperatur und damit eine verbesserte Ausnutzung des geothermischen Reservoirs. Gleichzeitig führt die technologische Vielfalt hinsichtlich Kältemitteln, Verdichterkonzepten, Temperaturlifts und Verschaltungsmöglichkeiten zu einer großen Bandbreite potenzieller Anlagenkonfigurationen.

Ziel dieser Arbeit ist es, geeignete Konzepte zur optimierten Verschaltung und Betriebsweise von Großwärmepumpen in tiefengeothermischen Fernwärmesystemen zu identifizieren, systematisch zu modellieren und hinsichtlich ihrer thermodynamischen sowie wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit zu bewerten. Hierzu werden unterschiedliche Integrationsvarianten simulativ untersucht, reale Herstellerrestriktionen berücksichtigt und die Ergebnisse auf konkrete Anwendungsfälle übertragen. Die Arbeit leistet damit einen Beitrag zur systematischen Erschließung zusätzlicher geothermischer Potenziale und zur Weiterentwicklung klimaneutraler Fernwärmesysteme.

Vorgehehensweise

• Scan des Herstellerportfolios für Großwärmepumpen

• Analyse einer optimierten Verschaltung und Betriebsweise für den Wärmepumpenpark

• Entwicklung eines Modells zur Potentialabschätzung in Python

• Einbindung realer Herstellerbeschränkungen und spezifischer Lösungsansätze in die Auslegung inkl. konkrete Herstelleranfragen und -gespräche zur techn. Klärung

• Einbringung der Ergebnisse in laufende Projekte zu Großwärmepumpen in der Tiefengeothermie

Die Arbeit findet in Kooperation mit den Stadtwerken München statt und erfordert die Präsenz vor Ort bei den SWM. 

Bewerbungsprozess: Bitte senden Sie Ihren Lebenslauf mit Notenauszug bis zum 20. März an Christopher Schifflechner (c.schifflechner@tum.de)

Voraussetzungen

• Hohes thermodynamischens Verständnis
• Erfahrungen in der Modellierung thermodynamischer Prozesse in Python 
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
• Überdurchschnittliche Studienleistungen
• Vorkenntnisse aus dem Bereich Geothermie und Großwärmepumpen sind von Vorteil 

Möglicher Beginn

Flexibel ab Mittel April

Kontakt

Christopher Schifflechner, M. Sc.
Raum: 3730
Tel.: (089) 289 16269
c.schifflechnertum.de