Techno-Economical Assesment of HT-ATES in the Vienna Region

Josef Studenka

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

High Temperature – Aquifer Thermal Energy Storage (HT-ATES) ermöglicht die Speicherung und Rückgewinnung ungenutzter Energie während den Zeiten mit niedriger oder repräsentativ hoher Nachfrage. HT-ATES präsentiert eine nachhaltige Lösung für den derzeitigen Energiemarkt. Wien, als die größte Stadt Österreichs, verfügt über ein großes ungenutztes Potenzial an Energie, das zur Erwärmung von Wasser genutzt werden kann. Darüber hinaus verfügt die Stadt bereits über ein etabliertes Fernwärmenetz. Durch die Integration dieses Speichersystems in das Fernwärme-Netz kann der CO2-Fußabdruck erheblich reduziert werden, insbesondere weil das Netz hauptsächlich von Gas betrieben wird. Diese Arbeit soll der begrenzten Erfahrungen mit HT-ATES beitragen, indem sie ein Reservoir-Modell vorstellt, welches mit Modflow erstellt wurde, einem Grundwassersimulationscode, der in der Lage ist, Aquifer-Systeme zu modellieren. Unter der Verwendung einer grafischen Benutzeroberfläche ModelMuse wird eine Simulation mit variablen Eingabeparametern erstellt. Das resultierende Temperaturprofil spiegelt das Verhalten des Systems wider und bildet die Grundlage für die Bestimmung der Rückgewinnungseffizienz und der Wirtschaftlichkeit. Anfangs war das Modell auf eine Produktionsrate von 3500m³/Tag, einer Reinjektions-Temperatur von 50°C und einer Reservoir dicke von 50m eingestellt. Während des Simulationsprozesses bestand das Interesse darin, die Wichtigkeit des konstanten thermischen Radius von 500m zu beweisen, bei dem die Produktionsrate auf 4000 m³/Tag erhöht wurde. Obwohl es bei diesem Scenario zu keinem Durchbruch kommt, wurden niedrigere Temperaturen produziert. Durch Erhöhen der Mächtigkeit auf 75m konnte die Effizienz signifikant erhöht werden. Das Layout des Models, für welches ein Volumen von 3500m³/Tag vorgesehen war, zeigte jedoch trotz der erhöhten Dicke eine höhere Rückgewinnungseffizienz als eine Konfiguration mit 4000m³/Tag. Obwohl die Rückgewinnungseffizienz für das geringere Produktionsvolumen spricht, stimmt sie nicht mit den Ergebnissen des Levelized Cost of Heat (LCOH) oder des Net Present Value (NPV) überein. Diese Parameter profitieren direkt von der Steigerung der Energieproduktion durch die erhöhte Produktionsrate. Die Auswertungen zeigen vielversprechende Ergebnisse, wobei der NPV 3,23 Millionen € beträgt und der LCOH bei 55,17 €/MWh liegt.
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Yoshioka, Keita, Betreuer (intern)
  • Kulich, Jakob, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung22 März 2024
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • HT-ATES
  • Modflow
  • LCOH
  • ATES
  • Saisonspeicher

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