Sonderherft 2010

- Evaluierung von bestehenden Erdwärmesonden-Wärmepumpen
- Grundwassergekoppelte Wärmepumpeanlage am Bonner Bogen
- Schnee- und Eisfreihaltung mittels innovativer Wärmerohrtechnik
- ...


Genehmigungsverfahren f√ľr die oberfl√§chennahe 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 W√§rmepumpenanlagen k√∂nnen 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 grunds√§tzlichen Anmerkungen, die sich aus Sicht des Gew√§sserschutzes mit der Nutzung von Erdw√§rme ergeben, soll der vorliegende Artikel die rechtlichen Grundlagen neben konkreten Ausf√ľhrungen aus der Praxis aufzeigen.
Evaluierung von bestehenden Erdwärmesonden-Wärmepumpen
Dr.-Ing. Martin Sawillion
Im Auftrag des Umweltministeriums Baden-W√ľrttemberg hat die Klimaschutz- und Energieagentur (KEA) Daten und Informationen zu 150 im Land in Betrieb befindlichen Erdw√§rmesonden-W√§rmpumpenheizanlagen zusammengetragen, die Anlagen besucht und die Betreiber interviewt. Im Folgenden werden die Ergebnisse dargelegt und daraus Vorschl√§ge f√ľr Verbesserungsm√∂glichkeiten abgeleitet sowie Empfehlungen f√ľr die beteiligten Akteure formuliert.
Nutzen der Regelungen des Lagerst√§ttengesetzes f√ľr die Geothermiebranche
Dr. Sven Rumohr, Ingo Schäfer
Die durch das Lagerst√§ttengesetz geregelte Verpflichtung zur Anzeige von Bohrungen sowie die Vorlage der gewonnenen Ergebnisse wird gerade von Bohrfirmen und Fachplanern aus der jungen Geothermiebranche h√§ufig als unliebsame Pflicht angesehen und dieser wird daher teilweise nur ungen√ľgend nachgekommen. Der vorliegende Artikel zeigt auf, dass das inhaltliche Ziel des Lagerst√§ttengesetzes ‚Äď das Sammeln, Auswerten und Aufbereiten geologischer Daten durch die Staatlichen Geologischen Dienste ‚Äď eine auch f√ľr die Erschlie√üung der oberfl√§chennahen Geothermie n√ľtzliche Ma√ünahme 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
Erdw√§rmetiefsonden zur Nutzung oberfl√§chennaher Geothermie weisen f√ľr Raumheizzwecke ein hohes Wachstumspotenzial auf. Den bestehenden Konzepten der Erdw√§rmenutzung ist jedoch der Nachteil eigen, dass sich durch die langsame Abk√ľhlung des Untergrundes aufgrund des fortschreitenden W√§rmeentzuges die Arbeitszahl der angekoppelten W√§rmepumpen verschlechtern kann und damit der Verbrauch an Prim√§renergie ansteigen w√ľrde. Es muss somit nicht gew√§hrleistet sein, dass diese Heizsysteme √ľber eine Nutzungszeit von 15 bis 20 Jahren mit gleichbleibend hoher Effizienz betrieben werden k√∂nnen.
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 f√ľr die Dimensionierung von Erdw√§rmesondenanlagen zur Gewinnung von geothermischer Energie etabliert. Die zum Teil erheblichen Unterschiede zwischen gesteins√ľblichen W√§rmeleitf√§higkeiten őĽ und den aus TRT-Daten ermittelten werden im Allgemeinen auf den Einfluss von flie√üendem Grundwasser zur√ľckgef√ľhrt. In diesem Artikel wird dargestellt, wie sich die meist erw√ľnschte horizontale Grundwasserstr√∂mung im Grundwasserleiter und die meist unerw√ľnschte vertikale Grundwasser-Ausgleichsstr√∂mung innerhalb eines Grundwasserleiters oder zwischen zwei Grundwasserstockwerken auf TRTs auswirken. Dar√ľber hinaus wird ein Diagnoseverfahren vorgestellt, das es erlaubt, beide Effekte zu unterscheiden.
Anbindung und Verteilung von Erdwärmesonden
Dipl.-Ing. Hubert Graf
Erdgekoppelte W√§rmepumpenanlagen sind ein komplexes System, welches seine Effektivit√§t ausschlie√ülich aus dem funktionierenden Zusammenspiel seiner einzelnen Gewerke erh√§lt. Die beste W√§rmepumpe ist nur so effizient, wie es die Entzugsseite zul√§sst. Hier entscheidet die ‚Äěschlechteste‚Äú Komponente √ľber die Gesamtleistung des Systems. Es sind z. B. nicht nur die Bohrmeter und der Ausbau der Sondenbohrung von h√∂chster Wichtigkeit, sondern auch die Anbindung und die Verteilertechnik haben einen sehr gro√üen Einfluss auf die Leistung der Gesamtanlage. Dies gilt insbesondere bei Anlagen, die nicht nur heizen, sondern auch k√ľhlen.
Einsatz von geothermischen Phasenwechselsonden im Wohnungsbau
Dr. Rolf Wagner
F√ľr die Versorgung von Wohngeb√§uden mit W√§rme und Warmwasser werden erhebliche Mengen an Prim√§renergie eingesetzt. Vor dem Hintergrund, dass die neue Energieeinsparverordnung ab 01.10.2009 noch strengere Ma√üst√§be f√ľr den Prim√§renergieverbrauch in Wohngeb√§uden festlegt, sind neben der Reduzierung von Energieverlusten bei Geb√§uden durch eine bessere W√§rmed√§mmung auch Heizsysteme mit effizientem prim√§renergetischem Wirkungsgrad zunehmend gefragt.
Sicherer Einbau von Erdwärmesonden in artesisch gespannten Aquiferen
Dipl.-Geol. Thomas Perrefort, Dipl.-Ing Sebastian Quante
Die Realisierung von Erdw√§rmeprojekten in Gebieten mit speziellen hydrogeologischen Verh√§ltnissen, wie zum Beispiel artesisch gespannte Grundwasserleiter, stellt an die ausf√ľhrenden Firmen eine besondere Herausforderung dar. Vielerorts ist die Errichtung von Erdw√§rmesonden aus Gr√ľnden des Grundwasserschutzes in solchen Geologien sogar g√§nzlich untersagt (z. B. in Bayern). Dies ist f√ľr Bohrunternehmer, Heizungsbauer und nicht zuletzt f√ľr den Endkunden mit erheblichen Kosten verbunden. Im Folgenden wird eine Methode aufgezeigt, die den Bau der Erdw√§rmeanlage dennoch erm√∂glicht, ohne hierbei die Belange des Grundwasserschutzes au√üer Acht zu lassen.
Neue Entwicklungen zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie mit vertikalen Erdwärmesonden
Dipl.-Ing. Guido Kania, Dipl.-Ing. Daniel Gottschalk
Die Erdw√§rmenutzung mit Erdw√§rmesonden und -kollektoren hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Dabei wurden auch neue Materialien entwickelt, die gegen√ľber den bis dahin verwendeten konventionellen Rohrwerkstoffen PE-80/PE-100 erheblich verbesserte Eigenschaften aufweisen und neue Einsatzm√∂glichkeiten erlauben. Im Mittelpunkt steht dabei der Einsatz von vernetztem Polyethylen, insbesondere PE-Xa. Daraus hergestellte Erdw√§rmesonden oder -kollektoren bieten gegen√ľber unvernetztem Polyethylen Vorteile hinsichtlich Spannungsriss-, Kerb- und Punktlastbest√§ndigkeit. Zudem erm√∂glichen Erdw√§rmesonden aus vernetztem Polyethylen aufgrund einer Temperaturbest√§ndigkeit bis 95 ¬įC die Errichtung von Erdw√§rmesondenspeichern und das Einspeisen von √úberschussw√§rme aus einer thermischen Solaranlage in die Erdw√§rmeanlage.
Grundwassergekoppelte Wärmepumpeanlage am Bonner Bogen
Dr. Erich Mands, Dr. Burkhard Sanner, Dipl.-Geol. Marc Sauer, Dipl.-Geol. Edgar Grundmann, Dr. Dirk Brehm
J√§hrlich werden in Deutschland ca. 40.000 erdgekoppelte W√§rmepumpen installiert, mit steigender Tendenz. Jedoch sind nur selten so gro√üe grundwassergekoppelte Anlagen dabei, wie am Standort Bonn Rheinwerk. Dort sollen im Endausbau √ľber 100.000 m2 Nutzfl√§che mit oberfl√§chennaher Geothermie beheizt und gek√ľhlt werden. √úber insgesamt zehn Brunnen wird Grundwasser aus den Rheinterrassen entnommen, thermisch genutzt und wieder in den Aquifer zur√ľckgeleitet. Bis zu 600 l/s k√∂nnen in Zeiten des Spitzenbedarfs dem Untergrund an K√ľhlung entnommen werden. Durch eine durchdachte Brunnenwechselschaltung, kombiniert mit einer Campusstruktur der Geb√§ude, durch die h√§ufig gleichzeitig K√ľhl- und Heizbedarf gegeben ist, wird die Energiequelle Geothermie optimal genutzt. Damit k√∂nnen hervorragende Arbeitszahlen erwartet werden. Die im September 2009 in Betrieb gegangene Anlage kann als Musteranlage f√ľr gro√üe, grundwassergekoppelte W√§rmepumpen gelten.
Geothermisches Energiekonzept f√ľr ein CO2-neutrales Fu√üballstadion
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 √úberwachung einer innovativen Schnee- und Eisfreihaltung f√ľr eine Feuerwehrrampe am Standort Bad Waldsee mittels selbst zirkulierenden W√§rmerohren. Die W√§rmerohre werden mit einem intelligenten Messsystem ausgestattet, um s√§mtliche relevanten Prozesse erfassen, bewerten und dokumentieren zu k√∂nnen. Im Vorl√§uferprojekt ‚ÄěTiefe CO2-Erdw√§rmesonde am Standort Triberg-Nussbach‚Äú (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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