Motivation

Das Molassebecken in Bayern ist der Hotspot der geothermischen Nutzung in Deutschland. Deshalb haben sich 2016 drei bayerische Universitäten, die Technische Universität München, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und die Universität Bayreuth unter dem Dach der Geothermie-Allianz Bayern (GAB) zusammengeschlossen, um den Forschungsbedarf zu bündeln und offene wissenschaftliche Fragen der Tiefengeothermie zu klären. Seit 2020 sind dem Verbund die Ludwig-Maximilians-Universität München und die Hochschule München beigetreten. Neben der exzellenten Forschung wurde mit dem gemeinsamen Forschungsprojekt „Geothermie-Allianz Bayern“ eine Plattform für den Wissens- und Datentransfer zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Politik geschaffen. Der Bedarf an der Ausbildung qualifizierten Nachwuchses in Geothermie wird durch einen gemeinsamen Masterstudiengang „GeoThermie/GeoEnergy“ an  der FAU und  dem TUM gedeckt. Der ganzheitliche Forschungsansatz der Geothermie-Allianz Bayern hat sich bewährt und ermöglicht eine enge Zusammenarbeit von Ingenieuren und Ingenieurinnen sowie von Geowissenschaftlern und Geowissenschaftlerinnen und damit den Blick über die Grenzen der jeweiligen Teildisziplinen hinaus. 

Anfang 2025 begann die dritte Förderphase der Geothermie-Allianz Bayern mit einer Laufzeit bis Ende 2028. Im Rahmen der aktuellen Förderphase beschäftigt sich der Lehrstuhl hierbei v.a. mit der Weiterentwicklung innovativer Technologien zur Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte aus der Geothermie im Teilprojekt „Anlagen und flexibler Betrieb“ sowie mit einer Steigerung des Flexibilitätspotenzials künftiger geothermischer Energiesysteme im Teilprojekt „Systemoptimierung“.

Anlagentechnik und flexibler Betrieb

Geothermie liefert über das Jahr hinweg eine nahezu konstante Wärmeleistung. Wegen saisonaler Bedarfsschwankungen sind jedoch flexible Nutzungskonzepte nötig. In der GAB werden zwei zentrale Anlagenkonzepte untersucht:

Reversible Hochtemperatur-Wärmepumpen / Organic Rankine Cycle (ORC) 

• Untersuchung des dynamischen Betriebs in beiden Richtungen: Hochtemperatur-Wärmepumpe und ORC.

• Messkampagnen und detailgetreue Komponentenmodelle zur Validierung eines dynamischen Simulationsmodells (digitaler Zwilling).

• Ziele: Wirkungsgradsteigerungen (z. B. 2-Phasen-Prozesse, Fluid- und Expanderoptimierung, Öl-Management) sowie echtzeitnahe, datengetriebene Regelungsstrategien (Predictive Control, Reinforcement Learning).

Absorptionskältemaschine

• Einsatzmöglichkeiten zur Bereitstellung von Kälte aus geothermischer Wärme (insbesondere im Sommer).

• Umbau und flexible Betriebsmodi: Kältemaschine, Wärmepumpe oder Wärmetransformator.

• Ziel: Erhöhung der Auslastung, Ausweitung der Einsatzbandbreite und Ersatz der Spitzenlastkessel in den Wintermonaten. Messungen und validierte Simulationen dienen der Bewertung von Regelungs- und Anlagentechniken.