Erdwärmesonden kommen zur Bereitstellung erneuerbarer Wärme und Kälte immer stärker zum Einsatz. Als engständige Sondenfelder stellen Erdwärmesonden Speichersysteme dar, die für Wärme aus fluktuierenden Quellen wie Solarthermie oder Nahwärmenetzen geeignet sind. Werden dabei im Untergrund von einem Sondenfeld größere Tiefen erschlossen, sind höhere Betriebstemperaturen im Wärmespeicher möglich. Solche sogenannten mitteltiefen Erdwärmesondenspeicher erfordern Standorte mit vernachlässigbar geringem Grundwasserfluss im Reservoir und eine thermische Isolierung im oberen Abschnitt der Bohrlöcher, um dem Grundwasserschutz gerecht zu werden und um die Entzugstemperaturen der Erdwärmesonden zu verbessern. Mitteltiefe Erdwärmesondenspeicher zeichnen sich durch ein verhältnismäßig träges thermisches Verhalten und hohe Speicherkapazitäten aus. Dadurch ist diese Technologie für die saisonale Speicherung von Wärme besonders geeignet. Hohe Investitionskosten, besonders bedingt durch teure Bohrungen, stellen ein Risiko dar und können die Wirtschaftlichkeit eines Erdwärmesondenspeichers gefährden. Deshalb sind vorab numerische Simulationen des Speicherbetriebs zwingend für die Planung und Dimensionierung solcher Systeme erforderlich. Bisher konnten nur voll diskretisierte Modelle tiefenabhängige Eigenschaften wie die teilweise Isolierung des Bohrlochs berücksichtigen. Das Erstellen und die Simulation solcher Modelle sind jedoch aufwändig und sehr rechenintensiv. Daher sind voll diskretisierte Modelle für die Simulation großer Sondenfelder meist ungeeignet. Darüber hinaus ist eine mathematische Optimierung in den Simulationsprogrammen gewöhnlich nicht vorgesehen. In dieser Dissertation wird ein neues, vielseitiges Softwaretool vorgestellt, dass für die Simulation und Optimierung von mitteltiefen Erdwärmesondenspeichern geeignet ist. Das Borehole Heat Exchanger Array Simulation and Optimization (BASIMO) Tool kann Modelle mit den drei gängigen Erdwärmesondentypen U-Sonde, Doppel U-Sonde und Koaxialsonde, berechnen. In einem Zwei-Kontinuumsmodell wird die numerische Berechnung des Wärmetransports im Untergrund mit einer analytischen Lösung für die thermische Interaktion der Erdwärmesonden gekoppelt. Dies ermöglicht eine effiziente, aber detaillierte Modellierung der Erdwärmesonden, welche die relevanten thermo-physikalischen Material- und Betriebsparameter berücksichtigt. Mit dem diesem Simulationstool können viele Aspekte von Erdwärmesondenspeichern simuliert und optimiert werden. Die mitteltiefe Speicherung von thermischer Energie mittels Erdwärmesonden wurde bisher noch nicht umgesetzt. Die Simulationen ergeben jedoch vielversprechende Ergebnisse: mit großen Sondenfeldern und entsprechend großen Wärmemengen, lassen sich Speichernutzungsgrade von über 80 % erzielen. Dabei ist die Leistung der Erdwärmesondenspeicher sowohl von geologischen, als auch von Material- und Betriebsparametern abhängig. Es zeigt sich aber, dass auch die dynamische Interaktion zwischen Erdwärmesondenspeicher und nachgeschaltetem Heizsystem eine große Rolle spielt. Zukünftige Forschung sollte sich deshalb auf gekoppelte Simulationen der Erdwärmesondenspeicher und der obertägigen Anlagen konzentrieren, vor allem jedoch auf die Umsetzung erster Demonstrationsprojekte, mit deren Hilfe diese vielversprechende Technologie zur Marktreife gebracht werden kann.