Seitenelement: Abschlussarbeiten aus C@mpus

Erdbecken-Wärmespeicher (PTES) sind eine Schlüsseltechnologie der Langzeit-Wärmespeicherung für eine zukunftsfähige Transformation von Wärmenetzen. Bei PTES handelt es sich um großvolumige Speicherbecken mit bis zu 200.000 m³, die mit Heißwasser bei einer Temperatur von bis zu 95 °C beladen werden. Zur Reduktion der Wärmeverluste wird der Speicher an der Wasseroberfläche wärmegedämmt. Dafür wird auf einer aufschwimmenden Kunststoffdichtungsbahn (KDB) eine Dämmung aufgebracht, welche an der Umgebungsseite mit einer weiteren KDB gegen Umgebungseinflüsse abgedichtet wird.
Bei bereits realisierten PTES kam es immer wieder zu Feuchteakkumulationen in der Wärmedämmung und damit steigenden Wärmeverlusten, sodass ein wirtschaftlicher Betrieb nicht mehr gegeben war. Um potenzielle Feuchteakkumulationen und die damit einhergehenden Wärmeverluste frühzeitig zu erkennen, soll basierend auf einem bestehenden DuMux Modell der wärmegekoppelte Stofftransport durch ein poröses Medium (hier: Wärmedämmung) anhand von realen Messdaten nachmodelliert werden.
Ziel der Arbeit ist es, ein bestehendes Modell auf die Feuchte-, - Temperatur und Wärmemessdaten der vorhandenen Messtechnik anzupassen, sowie spezifische Randbedingungen und stoffabhängige Konstitutivbeziehungen zu implementieren.
Die Entwicklung des Modells ist Teil des BMWK-geförderten Forschungsvorhabens Efficient Pit FKZ 03EN6007B.

Siehe Englisch.

Der hyporheische Austausch beschreibt die Durchmischung von Oberflächenwasser und Grundwasser entlang eines Flussbetts. Dies ist ein entscheidender Prozess für aquatische Ökosysteme, der den Nährstoffkreislauf, Wasserqualität und Lebensraumbedingungen beeinflusst. Derzeit verfügbare numerische Modelle simulieren jedoch meist Oberflächen- und Grundwasserströme getrennt, was Möglichkeiten zur Simulation dieser lebenswichtigen Wechselwirkungen einschränkt.
DuMux – DUNE for Multi-{Phase, Component, Scale, Physics, …} flow and transport in porous media – ist ein leistungsfähiges Open-Source-C++-Framework zur Simulation von Strömung und Transport in porösen Medien, mit Modulen für Mehrphasenströmung, reaktiven Transport und seit Kurzem auch für Flachwasserströmung. Dennoch bleibt die Kopplung der Hydrodynamik an der freien Oberfläche (z.B. Flussströmungen) mit Strömungen durch poröse Untergründe wie dem hypohreischen Interstitial eine offene Herausforderung. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Validierung eines gekoppelten Solvers für Strömungen an der freien Oberfläche und durch poröse Medien, um hyporheische Austauschprozesse zu simulieren.