Simulating heat transfer in an underground thermal storage facility

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Um den Wärmetransport in einem oberflächennahen Wärmespeicher zu modellieren wurde ein Simulator basierend auf der Boussinesq - Annahme in der CSMP++ Entwicklungsumgebung entwickelt. Der Wärmespeicher sollte zusätzliche Energie für die Maistrocknung eines Energielandwirtes zur Verfügung stellen. Um die Maistrocknung zu optimieren, wird mit Hilfe des Simulators das detaillierte Temperaturfeld im Speicher während der Be- und Entladung ermittelt. Diese Information ermöglicht eine effektive Entladung des Speichers. Die verwendete numerische Simulationssoftware verwendet einen Hybridsimulationsansatz, welche den konduktiven Wärmefluss mit der Finiten Element Methode und den advektiven mit der Finiten Volumen Methode simuliert. Der Simulator wurde durch Benchmark-Tests verifiziert. Die Simulationsergebnisse zeigen konduktiven und advektiven Wärmetransport während der Be- und Entladung des Speichers. Die wärmsten Stellen sind im oberen Bereich des Speichers, daher ist während der Entladung darauf zu achten, dass sich die Fördersonden im oberen Bereich des Speichers befinden. Die Einlasssonden befinden sich im unteren Bereich des Speichers. Weiters befinden sich diese Sonden in der Nähe der Speicherwand, um eine möglichst weite Distanz zwischen Einlass- und Fördersonde zu erhalten. Be- und Entladung sollten so schnell wie möglich, sprich mit der höchsten Rate durchgeführt werden um den Wärmeverlust zu reduzieren. Die höchste Energieausbeute wird erzielt, wenn der Speicher im oberen Bereich beladen und entladen wird. Mit dieser Konfiguration konnten etwa 680 MWh an Energie dem Speicher während der 4-monatigen Beladung zugeführt werden. Davon konnten 340 MWh an Energie während der Entladung der Maistrocknung zugeführt werden. Dies ergibt eine Effizienz von etwa 50%.

Details

Titel in ÜbersetzungModellierung des Speicherverhaltens eines oberflächennahen Wärmespeichers
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung28 Juni 2013
StatusVeröffentlicht - 2013