Benno Krüger M.Sc.

Simulation Wasserwärmespeicher

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Seit 2019 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Thermodynamik, TU Darmstadt
2016-2019 M.Sc. Maschinenbau – Mechanical and Process Engineering, TU Darmstadt
2015-2016 B.Sc. Mechanical Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University
2013-2016 B.Sc. Maschinenbau – Mechanical and Process Engineering, TU Darmstadt

Um im Zuge der Energiewende die CO2-Emissionen der Energieerzeugung zu senken, werden aus mehreren Gründen Energiespeicher benötigt. Zum einen bedingt die volatile Natur erneuerbarer Energien Speicherkapazitäten um zuverlässig zu jeder Zeit eine Versorgung gewährleisten zu können und zum anderen erlauben Energiespeicher eine Glättung des Lastverlaufs, wodurch bestehende Kraftwerke effizienter betrieben werden können und der Anteil klimafreundlicher Energieerzeugung gesteigert werden kann. Neben Speichern für elektrische Energie besitzen auch thermische Speicher in Fernwärmesystemen eine hohe Bedeutung. Um die Konstruktion und den Betrieb neuer und bestehender Fernwärmenetze zu optimieren, müssen für thermische Speicher jeder Größenordnung und jeder Nutzungsweise präzise Modelle geschaffen werden. Diese Modelle müssen mittels Messungen an einem realen Speicher validiert werden. In der Literatur wurden bisher hauptsächlich kleinere Kurzzeitspeicher und größere saisonale Speicher betrachtet, nicht jedoch größere Kurzzeitspeicher.

Daher werden an dem im Aufbau befindlichen Kurzzeit-Wasserwärmespeicher der Entega AG hochaufgelöste Temperaturmessungen durchgeführt werden. Mittels der Messdaten wird ein detailliertes dreidimensionales CFD-Modell erstellt und validiert. Dies ermöglicht eine detaillierte Betrachtung der Prozesse bei Be- und Entladung sowie während des Standby-Betriebs. Ein Verständnis dieser Prozesse ist wichtig, um das Verhalten des Speichers voraussagen zu können. Da der Rechenaufwand dieses Modells sehr groß ist, eignet es sich nicht um das Zusammenspiel von Speicher, Fernwärmenetz, Erzeugern und Verbrauchern über einen großen Zeitraum zu simulieren, wie es für die Analyse und Optimierung von Fernwärmenetzen notwendig ist. Daher werden für diesen Anwendungszweck vereinfachte Modelle abgeleitet und ebenfalls validiert.