Geothermiepotenzialkataster GIS-Analysen und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für oberflächennahe Geothermie

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1 Geothermiepotenzialkataster GIS-Analysen und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für oberflächennahe Geothermie Dorothea Ludwig, WO? Kongress, Gelsenkirchen

2 Potenzialkataster für oberflächennahe Geothermie Agenda Ziele des Geothermiepotenzialkatasters Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Analyse zur Potenzialberechnung Heizlast- und Jahreswärmebedarf Web-GIS und Geothermierechner 6 Fazit und Ausblick 2

3 Ziele des Geothermiepotenzialkatasters Potenzialberechnung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie für jedes Grundstück einer großen Region Berechnung des Wärmebedarfs des Gebäudes und Gegenüberstellung mit dem Geothermiepotenzial Erstellung eines aussagekräftigen und anwenderfreundlichen Geothermiepotenzialkatasters für die Öffentlichkeit Geothermiepotenzialkataster als Web-GIS Anwendung im Internet bietet Erstauskunft und dient zur Sensibilisierung und Mobilisierung Maßnahme zur Förderung der Erneuerbaren Energien 3

4 Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Allgemein Geothermie ist die in der Erde gespeicherte Wärme Bis 400 m Tiefe wird von oberflächennaher Geothermie gesprochen Bis 20 m Tiefe stammt die Wärme aus solarer Einstrahlung Im privaten Sektor wird meistens bis 100 m Tiefe gebohrt Begriffsabgrenzungen Erdwärme (KALTSCHMITT et al. 2006: 395) 4

5 Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Wärmepumpe (WP) Wärmepumpe pumpt Erdwärme auf höheres Temperaturniveau Dafür ist zusätzliche Energie notwendig Wichtige Kenngröße für WP Coeffizient of Perfomance (COP) Wichtige Bestandteile der WP: - Verdampfer - Kompressor - Verflüssiger - Entspannungsventil Kreisläufe geothermischer Anlagen (WÄRMEPUMPEN-PORTAL o.j.: o.s.) 5

6 Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Erdwärmesonden (EWS) Bohrungen in die Erde notwendig Kunststoffrohrschleifen meistens in Doppel-U-Rohrform Bestimmung der Sondenlänge erforderlich Abhängig von Entzugsleistung, der Wärmepumpe und Vorlauftemperaturen Unterdimensionierungen können zu Bauschäden und steigende Kosten führen Funktionsweise Erdwärmesonde (UMWELTMINISTERIUM BADEN- WÜRTTEMBERG 2005: 8) 6

7 Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Erdwärmekollektoren (EWK) Ähnliche Funktionsweise wie bei Erdwärmesonden EWK werden horizontal in die Fläche verlegt Einfluss der solaren Einstrahlung, sowie des Grundwassers höher als die der Erdwärme Darum keine verschatteten oder versiegelten Flächen verhindert Regeneration der Erdwärme EWK haben einen großen Flächenbedarf 7 Horizontaler Erdwärmekollektor (Bundesverband Wärmepumpe e.v. o.j.: o.s.)

8 Oberflächennahe Geothermie Grundlagen Gesetze und Richtlinien Wassergesetze (WHG und Landeswassergesätze) Bergrecht (BBergG) Lagerstättengesetz (LagerstG) VDI Richtlinie 4640 (thermische Anlagen zur Nutzung des Untergrundes) 8

9 Analyse zur Potenzialberechnung

10 Analyse zur Potenzialberechnung Untersuchungsgebiet Bad Bentheim Stadtteil Gildehaus 10

11 Analyse zur Potenzialberechnung Datengrundlagen Geothermiesche Entzugsleistungen vom Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG Nds.) Flurstücksgrenzen Gebäudegrundrisse Stadtquartiere / B-Plangrenzen Aufstellungsjahr des B-Plans Digitales Oberflächenmodell / NIR-Luftbild 11

12 Analyse zur Potenzialberechnung Oberflächennahe Geothermie 1. Durchschnittliche spezifische Wärmeentzugsleistung der oberen 100 m (1800 Betriebsstunden/Jahr) 2. ALK/ALKIS (Informationen zu Liegenschaft und Gebäude) 3. Grundstücksanalyse (Ausschlussflächen definieren und markieren) 4. Anlagenabstände berechnen (Abstand Sondenstandorte einer Anlage und unterschiedlicher Anlagen) 5. Platzierung Sondenstandorte /Kollektorfläche und Berechnung der potenziellen Wärmemenge 12

13 Analyse zur Potenzialberechnung Mögliche maximale Anzahl von Erdwärmesonden je Flurstück Pufferpolygone für Gebäude und Grundstücksgrenzen Verschneidung der Ausschlussfläche mit Grundstück löschen der Ausschlussfläche innerhalb des Flurstücken Ergebnis: Positivfläche = Sondenfläche Fischnetze mit einzelnen Zellen von 6 m Abstand werden über Sondenfläche gespannt Berechnung der Sondenanzahl (M. Gautier) 13 13

14 Analyse zur Potenzialberechnung Maximal mögliche Fläche für Erdwärmekollektoren je Flurstück Ähnliche Vorgehensweise wie bei den Erdwärmesonden Ausschlussflächen definieren (Gebäudefläche, versiegelte Fläche, verschattete Fläche) Berechnung der Positivfläche (M. Gautier) 14

15 Heizlast und Jahreswärmebedarf Berechnung der Heizlast und des Jahreswärmebedarfs Heizlast und Jahreswärmebedarf für Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen notwendig Gebäudealter aus z.b. B-Plänen, Liegenschaftsdaten, Zensus Berechnung des Heizwärmebedarfs nach Deutsche Gebäudetypologie des IWU 2013 Berechnung der Heizlast und des theoretischen Heizwärmebedarfs 15

16 Geothermiekataster als Web-GIS Anwendung

17 Geothermiekataster in ArcGIS Online Adresssuche 17

18 Geothermiekataster in ArcGIS Online Potenzialausgabe 18

19 Web-GIS und Geothermierechner ArcGIS Online Darstellung in ArcGIS Online zur Veröffentlichung der Ergebnisse Symbolik und die Attributanzeige sind in ArcGIS Online erstellt worden Symbolik erfolgt die aufgrund der Eignung des Bodens Attributanzeige enthält weiter Leitung zum Geothermierechner (M. Gautier) 19 19

20 Web-GIS und Geothermierechner (M. Gautier) 20 20

21 Web-GIS und Geothermierechner Verbindung und Funktionsweise Geothermierechner Verbindung von Web-GIS zum Geothermierechner über eindeutige ID des Gebäudes Zugriff auf PostgreSQL-Datenbank über phppgadmin via www Dafür wird die Scriptsprache PHP genutzt Veränderungen von Werten möglich Die dafür stattfindenden Berechnungen erfolgen über die clientseitige Scriptsprache JavaScript Praxisbeispiel: Geothermierechner 21

22 Geothermiekataster in ArcGIS Online 22

23 Fazit und Ausblick

24 Fazit und Ausblick aussagekräftiges und anwenderfreundliches Geothermiepotenzialkataster im Internet für Hauseigentümer liefert Erstinformation und sensibilisiert für das Thema Förderung der oberflächennahen Geothermie in Kommunen/Städten Kopplungsmöglichkeiten mit andere Energieträgern Geothermierechner liefert Detailinformationen für den Hauseigentümer Es sind weitere Funktionen integrierbar Maßnahme für den kommunalen Klimaschutz Förderung des örtlichen Handwerks 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt IP SYSCON GmbH Dorothea Ludwig Niederlassungsleitung Osnabrück Möserstraße Osnabrück Telefon: +49 (0541) / Fax: +49 (0541) / dorothea.ludwig@ipsyscon.de 25