Lukas Gleichweit

• Die Transformation des Energiesektors ist essenziell für Österreichs Ziel, bis zum Jahr 2040 Klimaneutralität zu erreichen. Der beschleunigte Ausbau erneuerbarer Energien erfordert einen zusätzlichen Lastenausgleich zwischen Stromverbrauch und -erzeugung, wobei Energiespeicherung, insbesondere thermische Speicherung, ein zentrales Element darstellt. Der Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) gewinnt als Technologie zur saisonalen Speicherung großer Wärmemengen zunehmend an Bedeutung, ist jedoch in Österreich noch nicht technologisch oder markttechnisch etabliert. Diese Arbeit untersucht die Grundlagen der thermischen Energiespeicherung und der ATES-Technologie mit Schwerpunkt auf ihrer Integration in Fernwärmenetze. Sie bewertet das Potenzial von ATES in einem konkreten Anwendungsfall, anhand des Projektes ATESREF, welches die Implementierung einer solchen Speicherlösung im Raum Fürstenfeld untersucht, unter Verwendung der Modellierungssprache Modelica und der Simulationsumgebung Dymola. Die Arbeit umfasst die Erstellung eines Basismodells des Fernwärmenetzes mit integriertem ATES. Die übergeordneten Ziele des Projektes sind die Bewertung der Machbarkeit der ATES‑Integration, die Ermittlung optimaler Betriebsstrategien sowie die Bewertung der Auswirkungen auf die Effizienz und Nachhaltigkeit des Netzes. Die Ergebnisse der Simulation liefern Erkenntnisse über das thermische Verhalten des ATES-Systems und tragen zur Wissensbasis für den Einsatz von ATES bei, während sie gleichzeitig entscheidende Informationen für Entscheidungen über dessen Rolle in nachhaltigen Energiesystemen liefern und damit die Grundlage für die Erreichung der Ziele des Projektes darstellen.
• The transformation of the energy sector is essential for Austria's goal of achieving climate neutrality by 2040. The accelerated expansion of renewable energies requires additional load balancing between electricity consumption and generation, with energy storage, especially thermal storage, being a key element. Aquifer thermal energy storage (ATES) is becoming increasingly important as a technology for the seasonal storage of large amounts of heat but is not yet established in Austria in terms of technology or marketability. This thesis examines the fundamentals of thermal energy storage and ATES technology with a focus on its integration into district heating networks. It evaluates the potential of ATES in a specific application case based on the ATESREF project, which investigates the implementation of such a storage solution in the Fürstenfeld area, using the Modelica modelling language and the Dymola simulation environment. The thesis includes the creation of a basic model of the district heating network with integrated ATES. The overall objectives of the project are to evaluate the feasibility of ATES integration, determine optimal operating strategies, and assess the impact on the efficiency and sustainability of the network. The results of the simulation provide insights into the thermal behaviour of the ATES system and contribute to the knowledge base for the use of ATES, while also providing crucial information for decisions about its role in sustainable energy systems, thus forming the basis for achieving the project's objectives.