Am 12. März 2020 fand die Verteidigung zur Promotion von Johannes Goebel statt. Die Promotion wurde kooperativ in Zusammenarbeit mit der Heinrich-Heine-Universität (HHU) Düsseldorf durchgeführt.
Erstbetreuer waren Prof. Dr.-Ing. Mario Adam (ZIES, HSD) und Zweitbetreuer Prof. Dr. Klaus Dieter Schierbaum (Materialwissenschaften, HHU). Es war die erste kooperative Promotion des Fachbereichs Maschinenbau uns Verfahrenstechnik der Hochschule Düsseldorf mit der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der HHU auf Basis einer in 2014 abgeschlossenen allgemeinen Kooperationsvereinbarung.
Ziel der Dissertation war, die Eignung von Gas-Wärmepumpensystemen zum Heizen und Kühlen von Gebäuden mittels kommunalem Abwasser als Wärmequelle im Winter und Wärmesenke im Sommer zu untersuchen. Auf Grund des geringeren Bedarfs an Wärmequellenleistung benötigen Gas-Sorptionswärmepumpen nur kleine Abwasser-Wärmeübertrager, die pro Meter sehr teuer sind, was ihnen wirtschaftliche Vorteile gegenüber konventionellen Kompressionswärmepumpen verschafft. Das in der Dissertation entworfene Systemkonzept wurde mit Hilfe von Hardware-in-the-Loop Prüfstandtechnik und zeitlich hoch aufgelösten Jahressimulationen untersucht, optimiert und abschließend mit Konkurrenztechnologien verglichen. Zudem wurden Anwendungspotentiale in den Städten Mülheim und Wuppertal analysiert.
Kurz zusammengefasst lautet das Ergebnis: Gas-Sorptionswärmepumpen/-kältemaschinen mit kommunalem Abwasser als Wärmequelle/-senke sind zum Heizen und Kühlen von Gebäuden sowohl ökologisch als auch ökonomisch vorteilhaft bei geringen sommerlichen Kühllasten, bis zu einem Verhältnis von Kühl- zu Heizlast von rund 30%. Bei größeren Kühllasten macht eine Kombination mit einer elektrisch angetriebenen Kompressions-Wärmepumpe/Kältemaschine zunehmend Sinn. Die Umsetzung vor Ort gestaltet sich oft schwierig, da gleich mehrere Akteure dafür an einem Strang ziehen müssen (Kanalnetzbetreiber, Energieversorger, Bauplaner, Hausherr) und relevante Daten aus den Abwasserkanälen (Abflüsse, Temperaturen) oft nicht vorliegen.
