Die Planung erdgekoppelter Wärmepumpen. Dipl.-Geol. Rüdiger Grimm geoenergie Konzept GmbH Freiberg

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1 Dipl.-Geol. Rüdiger Grimm geoenergie Konzept GmbH Freiberg

2 Vorstellung Rüdiger Grimm Diplom-Geologe (TU Bergakademie Freiberg) geschäftsführender Gesellschafter der Fa. geoenergie Konzept GmbH Fachplanungsbüro für Erdwärme gegründet Januar 2007 seit Firmengründung ca. 750 Projekte (EFH Gießerei) Geothermie seit 1996 Studie zum geothermischen Potenzial des Grubenwassers im Freistaat Sachsen ( ) Konzept und Modellblätter für geothermische Potenzialkarten in Sachsen ( ) Entwicklung einer TRT Einheit in Zusammenarbeit mit TU Bergakademie Freiberg (2005) Mitgliedschaft in Vereinen und Organisationen Geothermische Vereinigung Bundesverband Geothermie e.v. Bundesverband Wärmepumpe e.v. Agentur für Erneuerbare Energien 2

3 Leistungsspektrum o o o o o o Planung von A bis Z Auslegung der Sondenfelder Simulation des Untergrundverhaltens Wirtschaftlichkeitsbewertung Bauüberwachung Monitoring o o o Thermal Response Test exakte Ermittlung der Parameter o ungestörte Untergrundtemperatur o Bohrlochwiderstand o mittlere Wärmeleitfähigkeit Temperatur-Log 3

4 5 Thesen zum Beginn 1. Erdwärme bedeutet gegenüber konventionellen Systemen immer eine zusätzliche Investition. 2. Diese muss durch geringe Betriebskosten kompensiert werden. 3. Die Amortisationszeit sinkt bei Hinzuziehung von Kühlung. 4. Eine fundamentale Rolle spielt die Fachplanung. 5. Im Vorfeld müssen Annahmen getroffen und Parameter angesetzt werden. Die Ergiebigkeit des Untergrundes ist einer der wesentlichen Parameter 4

5 Technologie Wärmepumpe COP (coefficient of performance) = 4,0 bedeutet 25% elektrischer Strom zum Antrieb (zu zahlen!) 75% geothermische Energie (frei) Relevant: mittlere Jahresarbeitszahl JAZ steigt bei sinkender Temperaturdifferenz Untergrundtemperatur Systemtemperatur 5

6 Heizen & Kühlen Heizen im Winter mit WP Direkte Kühlung im Sommer Amortisation sinkt von ca. 7 Jahren auf ca. 4 Jahre hocheffizient Untergrundspeicher 6

7 Projektphasen (7 Schritte zur Erdwärme) 1 Energiebedarf ermitteln 2 Untergrund bewerten 3 Machbarkeit betrachten möglicher Abbruch, da nicht machbar 4 Anlage planen 5 Testarbeiten möglicher Abbruch, da ungünstige Untergrundbedingungen 6 Anlage errichten 7 Anlage überwachen 7

8 Wichtige Randbedingungen 1. Kenntnis der Lastkurven 2. Gültigkeit VDI 4640 / Verwendung von Fachsoftware 3. Durchführung von Testarbeiten (Thermal Response Test, Temperatur-Log) 4. Monitoring laufender Anlagen als Optimierungsinstrument 8

9 VDI 4640, Blatt 2, Tabelle 2 Untergrund spez. Entzugsleistung für 1800 h für 2400 h Allgemeine Richtwerte: Schlechter Untergrund (l <1,5 W/m/K) 25W/m 20 W/m Normales Festgestein und wassergesättigtes Sediment (l =1,5-3,0 W/m/K) 65 W/m 50 W/m NIRGENDWO steht hier 50 W/m! Festgestein mit l > 3,0 W/m/K 84 W/m 70 W/m Einzelne Gesteine: Kies, Sand trocken <25 W/m <20 W/m Kies, Sand wasserführend W/m W/m Ton, Lehm feucht W/m W/m Kalkstein (massiv) W/m W/m Sandstein W/m W/m Saure Magmatite (z.b. Granit) W/m W/m Basische Magmatite (z.b. Basalt) W/m W/m Gneis W/m W/m Starker Grundwasserfluss in Sand/Kies für Einzelanlagen W/m 9

10 Lastkurven 10

11 Thermal Response Test Pilotbohrung TRT zur Ermittlung von mittlere Wärmeleitfähigkeit ungestörte Untergrundtemperatur Bohrlochwiderstand wesentliche Planungsgrundlage Temperatur [ C] Vorlauftemperatur Rücklauftemperatur Lufttemperatur Volumenstrom Volumenstrom [l/min] Zeit [h] 0 11

12 Thermal Response Test Temperatur [ C] Vorlauftemperatur Rücklauftemperatur Lufttemperatur Volumenstrom Volumenstrom [l/min] Zeit [h] 0 12

13 Temperatur-Log T [ C] Temperaturprofil Norddeutschland Januar Teufe [m]

14 Simulation mit Fachsoftware EED 14

15 Anordnung der Erdwärmesonden 15

16 Temperaturen solare Einspeisung 16

17 Online-Zugang 17

18 5 Temperatursensoren in der Tiefe 18

19 Beispiel Frankfurt a.m. - Bilanz 2009/10 (kwh) Solarertrag + Ertragserhöhung (27 %) Wärmepumpen (57 %) TWW-Wärmepumpe ( 2 %) Gastherme (14 %) Summe

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