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Systemdurchlässigkeit von Erdwärmesonden - Teil 2: Hydraulische Systemdurchlässigkeit

Seit Jahren wird die Systemdurchlässigkeit von Erdwärmesonden intensiv diskutiert. Eine einheitliche Vorgabe bezüglich der zugelassenen maximalen Durchlässigkeit fehlt bis dato. Beleuchtet wird, was in diesem Zusammenhang Systemdurchlässigkeit bedeutet, mit welchen Größenordnungen zu rechnen ist und was sich derzeit technisch umsetzen lässt. In Teil zwei dieses Beitrags wird der Fokus auf die hydraulische Systemdurchlässigkeit gelegt.

Experimentelle Arbeiten zur Messung der hydraulischen Systemdurchlässigkeit wurden erst in jüngster Zeit abgeschlossen oder sind noch im Gang. Es besteht sicher kein Zweifel daran, dass die Durchlässigkeit des Systems Erdwärmesonde (EWS) in vertikaler Richtung größer ist als die der jeweiligen Einzelkomponenten. Dabei kommt den Eigenschaften des Hinterfüllbaustoffes und der Herstellungsmethode der EWS eine besondere Bedeutung zu, obwohl die Schadensanzahl bei Bau und Betrieb von oberflächennahen Geothermieanlagen als gering anzusehen ist. Bei den hier geschätzten 150 gerichtsanhängigen Schäden in Deutschland dürften zu hohe Durchlässigkeiten, also z. B. Fehler bei der Hinterfüllung, die weitaus größte Rolle spielen. Die Begrenzung der Systemdurchlässigkeit stellt demnach eine wichtige fachliche Herausforderung dar. Die Mittel und Wege, um dieses Ziel zu erreichen und damit einhergehende eventuelle 'Grenzwerte' sind derzeit Gegenstand einer intensiven wissenschaftlichen Diskussion. Dieser Text versteht sich als Beitrag hierzu: Es wird beleuchtet, wie die Systemdurchlässigkeit betrachtet werden kann, mit welchen Größenordnungen der Durchlässigkeit zu rechnen ist und was derzeit technisch in der Bemessung und Überwachung umsetzbar ist. Die Auswirkungen von Einbau und Bauüberwachung auf die Systemdurchlässigkeit bleiben einer zukünftigen Beurteilung überlassen.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.