Regenerative Energie
Druckprüfungen von Erdwärmesonden
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (3/2010)
Gemessen an der möglichen Anzahl der Prüfdurchgänge stellt die Druckprüfung ein wesentliches Element der Qualitätssicherung beim Bau von Erdwärmesondenanlagen dar. In Teil 1 wurden das Regelwerk und die sich daraus ergebenden Prüfbedingungen und Prüfzeitpunkte kritisch betrachtet, in Teil 2 soll nun auf die derzeit gängige Praxis bei der Durchführung sowie die im Entwurf erschienene SIA 384/6 in Bezug auf Druckprüfungen näher eingegangen werden.
Bohrerfahrungen bei Deutschlands größtem Geothermieprojekt
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Die Stadtwerke München verfolgen das ehrgeizige Ziel, dass München die erste deutsche Großstadt sein soll, in der alle Privathaushalte mit Ökostrom versorgt werden können, der in eigenen Anlagen produziert wird. Eine zentrale Rolle in der Strategie zur Erreichung dieses Ziels spielt, unter Nutzung lokaler Ressourcen, die Geothermie. In München-Riem betreiben die Stadtwerke seit 2004 ihre erste Geothermieanlage zur Wärmeerzeugung. Das erste Projekt mit dem Ziel der Stromerzeugung ist Sauerlach, seit Oktober 2007 wurde dort gebohrt. Drei Bohrungen für das geothermische Heizkraftwerk mit einer geplanten Leistung von ca. fünf MW und einer zusätzlichen Auskopplung von vier MW Wärme sind niedergebracht und die Pumpversuche erfolgreich abgeschlossen worden. Berichtet wird über die Erfahrungen bei der Abteufung der tiefsten Geothermiebohrungen in Deutschland.
Geothermienutzung als integraler Bestandteil eines Gesamtenergiekonzeptes
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (2/2010)
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.
Geothermisches Energiekonzept für ein CO2-neutrales Fußballstadion
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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.
Grundwassergekoppelte Wärmepumpeanlage am Bonner Bogen
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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.
Neue Entwicklungen zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie mit vertikalen Erdwärmesonden
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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.
Sicherer Einbau von Erdwärmesonden in artesisch gespannten Aquiferen
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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.
Einsatz von geothermischen Phasenwechselsonden im Wohnungsbau
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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.
Anbindung und Verteilung von Erdwärmesonden
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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.
Der Einfluss von fließendem Grundwasser auf Thermal-Response-Tests
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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.
