Sonderherft 2010
- Evaluierung von bestehenden Erdwärmesonden-Wärmepumpen
- Grundwassergekoppelte Wärmepumpeanlage am Bonner Bogen
- Schnee- und Eisfreihaltung mittels innovativer Wärmerohrtechnik
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| Genehmigungsverfahren für die oberflächennahe geothermische Nutzung Prof. Dr. Simone Walker-Hertkorn, Dipl.-Geol Stefanie Hähnlein, Karl Urban, Jun.-Prof. Dr. habil. Philipp Blum, Dr. Dipl.-Geol. Peter Bayer Der Errichtung und dem Betrieb von erdgekoppelten Wärmepumpenanlagen können dem Grunde nach andere Gemeinwohlbelange entgegenstehen. Dies betrifft insbesondere den vorsorgenden Grundwasserschutz und die Nutzung von Grundwasser zu Trinkwasserzwecken. Vor dem Hintergrund der (wasser)rechtlichen Grundlagen und der sich daraus ergebenden grundsätzlichen Anmerkungen, die sich aus Sicht des Gewässerschutzes mit der Nutzung von Erdwärme ergeben, soll der vorliegende Artikel die rechtlichen Grundlagen neben konkreten Ausführungen aus der Praxis aufzeigen. |
| Evaluierung von bestehenden Erdwärmesonden-Wärmepumpen Dr.-Ing. Martin Sawillion Im Auftrag des Umweltministeriums Baden-Württemberg hat die Klimaschutz- und Energieagentur (KEA) Daten und Informationen zu 150 im Land in Betrieb befindlichen Erdwärmesonden-Wärmpumpenheizanlagen zusammengetragen, die Anlagen besucht und die Betreiber interviewt. Im Folgenden werden die Ergebnisse dargelegt und daraus Vorschläge für Verbesserungsmöglichkeiten abgeleitet sowie Empfehlungen für die beteiligten Akteure formuliert. |
| Nutzen der Regelungen des Lagerstättengesetzes für die Geothermiebranche Dr. Sven Rumohr, Ingo Schäfer Die durch das Lagerstättengesetz geregelte Verpflichtung zur Anzeige von Bohrungen sowie die Vorlage der gewonnenen Ergebnisse wird gerade von Bohrfirmen und Fachplanern aus der jungen Geothermiebranche häufig als unliebsame Pflicht angesehen und dieser wird daher teilweise nur ungenügend nachgekommen. Der vorliegende Artikel zeigt auf, dass das inhaltliche Ziel des Lagerstättengesetzes – das Sammeln, Auswerten und Aufbereiten geologischer Daten durch die Staatlichen Geologischen Dienste – eine auch für die Erschließung der oberflächennahen Geothermie nützliche Maßnahme ist, die den Bohrfirmen und Fachplanern letztlich selbst zugutekommt. |
| Geothermie-Industrieforschungsanlage zur Untersuchung hybrider Erdwärmesondenkonzepte Prof. Dr. Wolfgang M. Samhaber, Dr. Robert Spendlingwimmer, DI Richard Niederbrucker Erdwärmetiefsonden zur Nutzung oberflächennaher Geothermie weisen für Raumheizzwecke ein hohes Wachstumspotenzial auf. Den bestehenden Konzepten der Erdwärmenutzung ist jedoch der Nachteil eigen, dass sich durch die langsame Abkühlung des Untergrundes aufgrund des fortschreitenden Wärmeentzuges die Arbeitszahl der angekoppelten Wärmepumpen verschlechtern kann und damit der Verbrauch an Primärenergie ansteigen würde. Es muss somit nicht gewährleistet sein, dass diese Heizsysteme über eine Nutzungszeit von 15 bis 20 Jahren mit gleichbleibend hoher Effizienz betrieben werden können. |
| Der Einfluss von fließendem Grundwasser auf Thermal-Response-Tests Dipl.-Geol. Dr. Ingo Bardenhagen, Dipl.-Geol. Dr. Klaus Brenner, Dipl.-Geol. Dr.-Ing. Annette Oberle Thermal-Response-Tests TRT haben sich als wichtiges Hilfsmittel für die Dimensionierung von Erdwärmesondenanlagen zur Gewinnung von geothermischer Energie etabliert. Die zum Teil erheblichen Unterschiede zwischen gesteinsüblichen Wärmeleitfähigkeiten λ und den aus TRT-Daten ermittelten werden im Allgemeinen auf den Einfluss von fließendem Grundwasser zurückgeführt. In diesem Artikel wird dargestellt, wie sich die meist erwünschte horizontale Grundwasserströmung im Grundwasserleiter und die meist unerwünschte vertikale Grundwasser-Ausgleichsströmung innerhalb eines Grundwasserleiters oder zwischen zwei Grundwasserstockwerken auf TRTs auswirken. Darüber hinaus wird ein Diagnoseverfahren vorgestellt, das es erlaubt, beide Effekte zu unterscheiden. |
| Anbindung und Verteilung von Erdwärmesonden Dipl.-Ing. Hubert Graf Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen sind ein komplexes System, welches seine Effektivität ausschließlich aus dem funktionierenden Zusammenspiel seiner einzelnen Gewerke erhält. Die beste Wärmepumpe ist nur so effizient, wie es die Entzugsseite zulässt. Hier entscheidet die „schlechteste“ Komponente über die Gesamtleistung des Systems. Es sind z. B. nicht nur die Bohrmeter und der Ausbau der Sondenbohrung von höchster Wichtigkeit, sondern auch die Anbindung und die Verteilertechnik haben einen sehr großen Einfluss auf die Leistung der Gesamtanlage. Dies gilt insbesondere bei Anlagen, die nicht nur heizen, sondern auch kühlen. |
| Einsatz von geothermischen Phasenwechselsonden im Wohnungsbau Dr. Rolf Wagner Für die Versorgung von Wohngebäuden mit Wärme und Warmwasser werden erhebliche Mengen an Primärenergie eingesetzt. Vor dem Hintergrund, dass die neue Energieeinsparverordnung ab 01.10.2009 noch strengere Maßstäbe für den Primärenergieverbrauch in Wohngebäuden festlegt, sind neben der Reduzierung von Energieverlusten bei Gebäuden durch eine bessere Wärmedämmung auch Heizsysteme mit effizientem primärenergetischem Wirkungsgrad zunehmend gefragt. |
| Sicherer Einbau von Erdwärmesonden in artesisch gespannten Aquiferen Dipl.-Geol. Thomas Perrefort, Dipl.-Ing Sebastian Quante Die Realisierung von Erdwärmeprojekten in Gebieten mit speziellen hydrogeologischen Verhältnissen, wie zum Beispiel artesisch gespannte Grundwasserleiter, stellt an die ausführenden Firmen eine besondere Herausforderung dar. Vielerorts ist die Errichtung von Erdwärmesonden aus Gründen des Grundwasserschutzes in solchen Geologien sogar gänzlich untersagt (z. B. in Bayern). Dies ist für Bohrunternehmer, Heizungsbauer und nicht zuletzt für den Endkunden mit erheblichen Kosten verbunden. Im Folgenden wird eine Methode aufgezeigt, die den Bau der Erdwärmeanlage dennoch ermöglicht, ohne hierbei die Belange des Grundwasserschutzes außer Acht zu lassen. |
| Neue Entwicklungen zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie mit vertikalen Erdwärmesonden Dipl.-Ing. Guido Kania, Dipl.-Ing. Daniel Gottschalk Die Erdwärmenutzung mit Erdwärmesonden und -kollektoren hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Dabei wurden auch neue Materialien entwickelt, die gegenüber den bis dahin verwendeten konventionellen Rohrwerkstoffen PE-80/PE-100 erheblich verbesserte Eigenschaften aufweisen und neue Einsatzmöglichkeiten erlauben. Im Mittelpunkt steht dabei der Einsatz von vernetztem Polyethylen, insbesondere PE-Xa. Daraus hergestellte Erdwärmesonden oder -kollektoren bieten gegenüber unvernetztem Polyethylen Vorteile hinsichtlich Spannungsriss-, Kerb- und Punktlastbeständigkeit. Zudem ermöglichen Erdwärmesonden aus vernetztem Polyethylen aufgrund einer Temperaturbeständigkeit bis 95 °C die Errichtung von Erdwärmesondenspeichern und das Einspeisen von Überschusswärme aus einer thermischen Solaranlage in die Erdwärmeanlage. |
| Grundwassergekoppelte Wärmepumpeanlage am Bonner Bogen Dr. Erich Mands, Dr. Burkhard Sanner, Dipl.-Geol. Marc Sauer, Dipl.-Geol. Edgar Grundmann, Dr. Dirk Brehm Jährlich werden in Deutschland ca. 40.000 erdgekoppelte Wärmepumpen installiert, mit steigender Tendenz. Jedoch sind nur selten so große grundwassergekoppelte Anlagen dabei, wie am Standort Bonn Rheinwerk. Dort sollen im Endausbau über 100.000 m2 Nutzfläche mit oberflächennaher Geothermie beheizt und gekühlt werden. Über insgesamt zehn Brunnen wird Grundwasser aus den Rheinterrassen entnommen, thermisch genutzt und wieder in den Aquifer zurückgeleitet. Bis zu 600 l/s können in Zeiten des Spitzenbedarfs dem Untergrund an Kühlung entnommen werden. Durch eine durchdachte Brunnenwechselschaltung, kombiniert mit einer Campusstruktur der Gebäude, durch die häufig gleichzeitig Kühl- und Heizbedarf gegeben ist, wird die Energiequelle Geothermie optimal genutzt. Damit können hervorragende Arbeitszahlen erwartet werden. Die im September 2009 in Betrieb gegangene Anlage kann als Musteranlage für große, grundwassergekoppelte Wärmepumpen gelten. |
| Geothermisches Energiekonzept für ein CO2-neutrales Fußballstadion Dipl.-Ing. Arno Pöhlmann, Dr. Stefan Salvermoser Mit der Saison 2009/2010 hat der FC Augsburg Anfang September sein auf etwa 30.000 Zuschauer ausgelegtes neues Fußballstadion in Betrieb genommen. Dem Ruf Augsburgs als bayerische Umweltstadt folgend wurden effiziente Wärmepumpen eingebaut. Das wohl erste CO2-neutrale Stadion der Welt ist in Betrieb gegangen. |
| Geothermienutzung als integraler Bestandteil eines Gesamtenergiekonzeptes Dipl.-Ing. Markus Pfeil, Dipl.-Ing. Holger Koch In Tettnang entstand der Neubau eines industriell genutzten Gebäudes mit einer Bruttogeschossfläche von 5.500 m2. Nutzer des Gebäudes ist ein weltweit operierendes Unternehmen der Elektronikbranche. Das Gebäude besitzt vielfältige Nutzungsbereiche, wie die Produktion von elektronischen Bauteilen, die Lagerung von elektronischen Bauteilen in einem vollautomatischen Hochregallager sowie einen Verwaltungs- und Schulungstrakt. |
| Schnee- und Eisfreihaltung mittels innovativer Wärmerohrtechnik Dr. Roman Zorn, Dipl.-Geol. Pia Orywall, Dr. Thomas Kölbel, Dipl.-Ing. Bernhard Heyder, Dr. Hagen Steger Der Fokus des vorgestellten Projektes liegt auf der erstmaligen Installation und Überwachung einer innovativen Schnee- und Eisfreihaltung für eine Feuerwehrrampe am Standort Bad Waldsee mittels selbst zirkulierenden Wärmerohren. Die Wärmerohre werden mit einem intelligenten Messsystem ausgestattet, um sämtliche relevanten Prozesse erfassen, bewerten und dokumentieren zu können. Im Vorläuferprojekt „Tiefe CO2-Erdwärmesonde am Standort Triberg-Nussbach“ (vgl. bbr 12/2007) wurde erstmalig eine CO2-Sonde bis in eine Tiefe jenseits von 250 Metern realisiert, dort zur Beheizung eines Wohnhauses. Die dabei gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse werden bei der Umsetzung der Schnee- und Eisfreihaltung der Feuerwehrrampe genutzt und integriert. |
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