Hat ein klassischer Thermal Response Test eine Tiefenbegrenzung?
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2016)
Beim klassischen Thermal Response Test (TRT) wird einer Erdwärmesonde über ein zirkulierendes Fluid Wärme zugeführt und die daraus resultierende Temperaturänderung über einen Zeitraum von ca. 72 Stunden ausgewertet. Die üblicherweise angewandte Analysemethode setzt eine konstante Wärmeabgabe über die gesamte Tiefe voraus. Dies ist bei zunehmend tieferen Sonden aufgrund des geothermischen Gradienten jedoch nicht gegeben. Hier stellt sich die Frage, ab welchen Tiefen die Methodik nicht mehr fehlerfrei eingesetzt werden kann. Mithilfe eines zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Simulationsmodells lassen sich erste Antworten auf diese Frage ableiten.

Systemdurchlässigkeit von Erdwärmesonden – Teil I: Thermische Systemdurchlässigkeit
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2016)
Die Systemdurchlässigkeit geothermischer Anlagen steht seit Jahren im Fokus aktueller Forschung und Diskussionen. Dabei ist sowohl die hydraulische Systemdurchlässigkeit im besonderen Maße aus der Sicht des Grundwasserschutzes als auch die thermische Systemdurchlässigkeit für die Effizienz des Systems von Interesse. Für die Auslegung einer geothermischen Anlage sind die Wärmeleitfähigkeit und -speicherfähigkeit des anstehenden Untergrundes entscheidende Eingangsgrößen, welche meist angenommen anstatt gemessen werden. In den vergangenen Jahren wurden neue Messverfahren entwickelt, welche eine zügige Laboruntersuchung der thermischen Eigenschaften ermöglichen. Diskutiert und vorgestellt werden die thermische Systemdurchlässigkeit sowie die labortechnischen Messmöglichkeiten.

Messdatenerfassung in der Geothermie-Sonde mittels GEOsniff
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (4/2016)
Der sogenannte GEOsniff-Messmolch hat die Form einer Kugel mit einem Durchmesser von 20 mm und schwimmt innerhalb des Rohrsystems der Erdwärmesonde. Das kompakte Tool übermittelt während seiner Messfahrt Daten wie z. B. Druck und Temperatur und soll helfen, mögliche Anlagenschwachstellen zu identifizieren. Über eine automatisierte Dockingstation für die drahtlose Energie- und Datenübertragung kann der Molch in die Erdwärmesonde ein- und ausgeloggt werden. Die Messdaten sind über ein Online-Portal und die zugehörige Smartphone-App für die Anlagenüberwachung, Optimierung und Steigerung der Effizienz verfügbar.

Nachweis magnetisch markierter Baustoffe im Ringraum von Erdwärmesonden – Möglichkeiten und Grenzen des Magnetik-Logs
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Welche Informationen zur Qualität von markierten Ringraumverfüllungen lassen sich allein aus Messungen der magnetischen Suszeptibilität ableiten? Anhand von Modellmessungen und Praxisbeispielen werden die Grundprinzipien des Messverfahrens und die Aussagekraft der Messdaten illustriert.

Der spannende Geothermiemarkt Türkei
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Einer der momentan interessantesten Geothermiemärkte ist die Türkei, die aufgrund ihrer besonderen geologischen Lage ein enormes geothermisches Potenzial aufweist. Mit einem Wachstum von mehr als 500 MW installierter elektrischer Leistung in den letzten sechs Jahren, davon 100 MW allein in 2015, zeigt die geothermische Entwicklung des Landes eine hohe Dynamik. Auch in der geothermischen Wärmenutzung befindet sich die Türkei mit zahlreichen Fernwärmenetz-Projekten und anderen industriellen Anwendungen in einer Vorreiterrolle. Und ein Ende ist nicht in Sicht: Sowohl Investitionen wie auch geothermische Ressourcen sind noch nicht ausgeschöpft und viele weitere Anlagen befinden sich im Bau.

Empfehlungen für die Anforderungen an die hydraulische Durchlässigkeit des Systems Erdwärmesonde
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Erdwärmesondenbohrungen müssen abgedichtet werden. Aber wie dicht ist „dicht“? Und welche Anforderungen an die Errichtung und den Betrieb von Erdwärmesonden sind notwendig, damit „dicht“ auch dicht bleibt? Die Staatlichen Geologischen Dienste haben nun eine Zusammenstellung der im System Erdwärmesonde wirkenden Parameter und Einflussgrößen erarbeitet und Empfehlungen für die Anforderungen an die Abdichtung von Erdwärmesonden vorgelegt.

Eine neue Karte zur Sulfatgesteinsverbreitung in Niedersachsen – Mehr Sicherheit bei Erdwärmebohrungen
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Unsachgemäß erstellte Erdwärmebohrungen in anhydritführendem Gestein können Ursache für erhebliche Schäden sein. Um schon in der Planungsphase einer Erdwärmeanlage für mehr Sicherheit zu sorgen, wurde am niedersächsischen Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) eine Karte zur Verbreitung von Sulfatgesteinen in Niedersachsen erstellt, die zeigt, ob an einem konkreten Standort Gips bzw. Anhydrit bis 200 m unter Gelände potenziell vorhanden oder nicht zu erwarten ist. Die Karte ist seit Oktober 2015 auf dem NIBIS-Kartenserver des LBEG frei verfügbar und wird im Rahmen des wasserrechtlichen Erlaubnisverfahrens zur Erdwärmenutzung berücksichtigt.

Grosspeter Tower in Basel – hoch hinaus mit leistungsstarker Erdwärme
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2016)
Mit fast 80 Metern Höhe bereichert der Grosspeter Tower ab August 2017 die Stadtsilhouette von Basel. Der Energieverbrauch für die gesamte Heiz- und Kühlleistung der Liegenschaft wird maßgeblich über ein Erdwärmesondenfeld sichergestellt: Um den Energiebedarf des Gebäudes zu decken, waren insgesamt 14.056 m an Doppel-U-Erdwärmesonden nötig. In 56 Einzelbohrungen wurden sämtliche Erdwärmesonden mit je einer Länge von knapp über 250 m auf einer Gesamtfläche von 1.500 m2 vertikal installiert. Aufgrund der besonders anspruchsvollen geologischen Beschaffenheit im Raum Basel – bedingt durch instabile Erdschichten und einen erhöhten Wasserzutritt – wurden sämtliche Bohrungen im bewährten Spülbohrverfahren mittels PDC-Meißel durchgeführt. Die geothermische Energieversorgung des Towers zeigt eindrücklich, wie sich der nachhaltige Umgang mit natürlichen Ressourcen im städtischen Umfeld optimal realisieren lässt.

Entwurfs- und Tragwerksplanung für die 5. Turbine im Rheinkraftwerk Iffezheim – 2. Planungsphase
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (2/2015)
Das Ergebnis der ersten Ausschreibungsrunde hat die erwarteten Projektkosten deutlich überschritten und so die Wirtschaftlichkeit des Projekts in Frage gestellt. In der Folge wurde der Entwurf in den Fachbereichen Maschinentechnik, Bau und Stahlwasserbau hinsichtlich möglicher Einsparungen erneut überprüft. Durch die Wahl einer kleineren Maschine wurde die Ausführung eines abgesetzten Bauwerks mit einer steifenfreien Baugrube und ovaler Form im Grundriss möglich. Während der Ausführung wurden zur Kompensation der aufgetretenen Bauablaufstörungen während der Herstellung der Baugrube verschiedene Maßnahmen zur Entkopplung nacheinander geplanten Vorgänge mit dem Ziel der Reduzierung der Bauzeit entwickelt.

Planung und Bau der 5. Turbine im Rheinkraftwerk Iffezheim
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (2/2015)
Das 1978 in Betrieb genommene Wasserkraftwerk Iffezheim war mit einer Auslegung von ca. 180 Überschreitungstagen von Anfang an prädestiniert für eine Erweiterung durch eine fünfte Maschine. Mehrere Planungsanläufe scheiterten an der Wirtschaftlichkeit eines solchen Projekts, das erst durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz für die große Wasserkraft möglich wurde. Nach zwei sehr schwierigen Planungsphasen konnte die Realisierung der 5. Turbine Anfang 2009 beginnen. Die sehr komplexe Herstellung der Baugruben auf engstem Raum war begleitet von verschiedenen Problemen mit erheblichen Rückwirkungen auf die Bauzeit und die Bauausführung. Ungewöhnliche Lösungen im Bereich der Maschinentechnik führten am Ende zu einer gelungenen Lösung, die den Erwartungen hinsichtlich Erzeugung und Verfügbarkeit voll entsprechen konnte.

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