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Seewasser als erneuerbare Energiequelle in Rapperswil-Jona
Energie Zürichsee-Linth plant ein Fernwärmenetz in Rapperswil-Jona. Dazu wird mittels Wärmepumpen Energie aus dem Obersee entzogen und ins Fernwärmenetz gespeist. Simon Grundler hat in seiner Studienarbeit die optimale Position für die Seewasseransaugung und -rückgabe eruiert und wie diese geometrisch gestaltet werden müssen.
Im Rahmen seiner Studienarbeit am IET hat Simon Grundler festgestellt, dass es noch keine Daten über Strömungen im Obersee gibt. Diese wären aber wichtig, um die Seewasseransaugung und -rückgabe optimal zu positionieren. Insbesondere muss verhindert werden, dass in den See zurückgeleitetes abgekühltes Wasser wieder von neuem angesaugt wird. Die Idee war deshalb, an einigen Punkten im Obersee selber Strömungsmessungen durchzuführen. Eine erste Idee bzw. Methode zur Messung der sehr langsamen Seeströmung musste aufgrund des beträchtlichen Aufwands noch verworfen werden. Stattdessen hat Simon Grundler kurzum den gesamten Obersee im CAD modelliert und mittels einer Strömungssimulation analysiert (Abb. 1 unten).
Herausforderungen der Studienarbeit
Eine der Herausforderungen war die enorme Datenmenge des Computer-Modell. Dieses sprengte die geometrischen Grenzen des CAD-Programms, weil es für den Millimeter- oder bestenfalls Meter-Bereich ausgelegt ist. Zusätzlich musste das stufenartigen Höhenmodell der Landeskarten einer stetigen Geometrie angenähert werden. Beim Strömungssimulationsprogramm kam dann zusätzlich die Schwierigkeit dazu, dass der See sehr flach ist und im Computerbildschirm einer flachen Platte gleicht. Auf eine Länge von mehr als 10 Kilometer kommt eine maximale Tiefe von nicht einmal 50 Meter.
Resultate der Studienarbeit
Mit entsprechenden Vernetzungsmethoden konnte dennoch ein Rechengitter erzeugt werden können. Als Randbedingungen für die Simulation wurden der Zufluss der Linth sowie die drei Durchlässe im Seedamm zum unteren Zürichsee verwendet. Als Resultat hat sich die Strömung im gesamten Obersee ergeben. Damit konnte eine optimale Position für die Wasserentnahme und -rückgabe eruiert werden. Übrigens: Um zu garantieren, dass keine Fische angesaugt werden, wird ein simples Drahtgitter verwendet.
Autor: Boris Meier
Abbildung 1: Strömungsbild in 1 m Tiefe (Seebecken Rapperswil-Jona bis Lachen)