MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN

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1 MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTERMIE Einführung in die Oberflächennahe Geothermie Dipl.-Ing (FH) Kim Schwettmann Ingenieurgesellschaft Heidt + Peters mbh 1

2 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Gliederung 1. Grundlagen 2. Projektphasen 3. Bemessung und Auslegung von Sondenfeldern 4. Mehrwert durch Regeneration 5. Fazit

3 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN POTENTIALE ZUM HEIZEN UND KÜHLEN 1. Grundlagen 3

4 Geothermischer Gradient ca. 3 C/100m Temperatur an der Erdoberfläche variabel Temperaturkonstanz ab ca m Wärmetransport im Untergrund über Wärmeleitfähigkeit des Gesteins Abhängig von Gesteinsart und Wassersättigung Grundwasserstrom Quelle: Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen 4

5 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Definition Oberflächennahe Geothermie m Temperaturen zwischen 10 C und 14 C Wärmepumpe erforderlich Mitteltiefe Geothermie 400 bis m Temperaturen von rund 40 bis 60 C Direkte Nutzung zu Heizzwecken Tiefe Geothermie > m Temperaturen über 200 C möglich Stromerzeugung möglich

6 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Erschließung oberflächennaher Geothermie Erdsonde

7 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Erschließung oberflächennaher Geothermie Erdsonde Weiter Möglichkeiten der Erschließung ist die geothermische Aktivierung der Gründung Energiepfählen Schlitzwände Spundwände Schachtbauwerke

8 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Sondenfelder Durch die Kombination mehrerer Sonden wird die Leistungsfähigkeit erhöht Die Anordnung bestimmt dabei die Funktion offene, gestreckte Anordnung erhöht den Wärmetransport Kompakte Anordnung erhöht die Wärmespeicherung Sondenfelder können überbaut werden offene, gestreckte Anordnung Kompakte Anordnung

9 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN POTENTIALE ZUM HEIZEN UND KÜHLEN 3. Projektphasen 9

10 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN POTENTIALE ZUM HEIZEN UND KÜHLEN Projektphasen Bedarfsplanung Detailplanung Ausführung I. Machbarkeit II. Auslegung III. Ausführung Standortbeurteilung Variantenentwicklung Vordimensionierung Modellsimulation GRT Konkrete Dimensionierung Ausschreibung Bauüberwachung Fachtechnische Abnahme Wirtschaftlichkeit Genehmigungsfähigkeit Genehmigungsreife Planung Kostenberechnung Funktionierendes Bauwerk Gründliche Vorerkundung Konkrete Messungen (Pumpversuch, Geothermal-Response-Test) Gewissenhafte Dimensionierung Fachkundige Ausschreibung und Bauüberwachung sind elementare Bausteine für eine wirtschaftliche Projektabwicklung 10

11 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN POTENTIALE ZUM HEIZEN UND KÜHLEN 3. Bemessung von Sondenfeldern 11

12 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Bemessungsverfahren abhängig von der Leistung Kleine Anlagen bis 30 kw, reiner Wärmeentzug Bemessung nach standardisierten Richtwerten, z.b. VDI 4640 Maßgeblich ist die spezifische Entzugsleistung des Untergrundes in W/m Mittelgroße Anlagen 30 bis 100 kw, Heizen und Kühlen Geo Thermal Responstest sinnvoll Simulationsrechnung zur Bestimmung der Temperaturentwicklung keine Berücksichtigung des Grundwasserströmung Große Anlagen ab 100 KW, Heizen und Kühlen Geo Thermal Responstest erforderlich Bemessung durch numerische Simulation Direkte Berücksichtigung des Grundwasserstroms

13 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Auslegung von Sondenfeldern Kollektoren meist bei kleineren Heizleistungen kostengünstiger, haben jedoch einen hohen Flächenbedarf Erdwärmesonden erschließen tiefere Erdschichten und haben einen geringeren Flächenbedarf Regeneration entscheidend: Während der Heizperiode kühlen die Sondenfelder den Untergrund aus Außerhalb der Heizperiode regeneriert sich der Untergrund durch Zustrom aus den umliegenden Erdschichten passive Regeneration Die Größe des Erdsondenfeldes wird nicht direkt vom Wärmeentzug, sondern vom "Nachströmen" der Wärme bestimmt. Das Sondenfeld darf über die Jahre nicht auskühlen Aktive Regeneration, d.h. Einleitung von Wärme reduziert die Größe des Sondenfeldes und damit die Investitionskosten

14 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Aktive Regeneration Speicherung von Wärme im Sondenfeld Regeneration des Sondenfeldes über Solarabsorber Speicherung von Sonnenenergie für die Heizperiode Günstige Variante zur Reduzierung der Größe des Sondenfeldes Kein Nutzungsvorteil Regeneration des Sondenfeldes durch Gebäudekühlung Nutzung der kühlen Sole zur passiven, energiesparenden Gebäudekühlung oder IT-Kühlung Speicherung der zur Kühlung entzogenen Energie für die Heizperiode Vorteil der Energie und kostenoptimierten Klimatisierung Regeneration des Sondenfeldes aus anderen Quellen z.b. BHKW Kühlung Kombination der Energielieferanten BHKW und Geothermie Speicherung der Überschusswärme des BHKW im Sommer

15 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Auslegung von Sondenfeldern Simulation des Temperaturverlaufs über 20 bis 30 Jahre schafft Investitionssicherheit und eine Optimierung der Investitionskosten Vergleich zweier identischer Sondenfelder mit unterschiedlicher Nutzung: Simulation über 30 Jahre nur Heizen Simulation über 30 Jahre Heizen + Kühlen

16 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN POTENTIALE ZUM HEIZEN UND KÜHLEN 5. Fazit 16

17 EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE Fazit Geothermie ist umweltfreundlich, nachhaltig und sicher Die Einsatzmöglichkeiten für Geothermie sind vielfältig Eine gute Konzeption ergibt wirtschaftliche Lösungen Kompetente Planung sichert die Investitionskosten Zusammenspiel verschiedener Fachplaner erforderlich

18 MASTERTITELFORMAT BEARBEITEN EINFÜHRUNG IN DIE OBERFLÄCHENNAHE GEOTERMIE Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing (FH) Kim Schwettmann Ingenieurgesellschaft Heidt + Peters mbh kim.schwettmann@heidt-peters.de / /

19 Die Ingenieurgesellschaft Heidt + Peters stellt sich vor Wir sind + ein moderner Ingenieurdienstleister, + beraten und planen unabhängig von Liefer- und Ausführungsinteressen, + sind Spezialist, Fachplaner und Generalplaner, + sind regional verankert und überregional aktiv.

20 Das Team Das TeamDas Team Susanne Heidt-Uzar (Geschäftsführung) Andreas Peters (Geschäftsführung) Kfm. Angestellte / Techn. Angestellte 27 Auszubildende 3 40 Diplom-Ingenieure Dipl.-Ing. Kfm. Angest./Techn. Angest. Azubis Organisiert an 2 Standorten in 6 Fachabteilungen

21 Tätigkeitsspektrum Siedlungswasserwirtschaft Wasserwirtschaft/Wasserbau Straßenbau Hydro-/Umweltgeologie Vermessung Infrastrukturmanagement Unser Angebot: Beratung Projektentwicklung Projektsteuerung Generalplanung Fachplanung Bauleitung