Sanierung und Energetische nutzung von Grundwasser

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1 Sanierung und Energetische nutzung von Grundwasser Projektbeispiele einer nachhaltige synergie "Strategien zur Boden- und Grundwassersanierung Frankfurt 23 November 2009 Imagine the result Hans Slenders

2 Gliederung Einleitung: Nachhaltige Energiegewinnung aus Grundwasser Niederländische Verfahrensweise (Rahmenbedingungen Boden und Grundwasser) Beispiel 1: Grundwassermanagement in Utrecht Grundwasserverunreinigungen Grundwassernutzung zur Energiegewinnung Modellanwendung Strategie Beispiel 2: Sanergy Projekt Eindhoven (Strijp-S) Der Standort Grundwassersanierung und -energienutzung ein Paradoxon?? Lösungskonzept Schlussfolgerungen 2 of November ARCADIS

3 Nachhaltige energieerzeugung durch nutzung von Grundwasser 3 of November ARCADIS

4 Quellen nachhaltige Energie Schwerpunkt: Grundwasserleiter Wärme-Kälte Speichersystem Erdwärme tauscher Geothermie Erdsonden Gruben wasser Imagine the result

5 Verschiedene typen von WKS zur nutzung von Grundwasserenergie: Traditionelle Wärme-Kälte Systeme (WKS) Monobrunnen Zirkulationssysteme Imagine the result

6 Bei Nutzung von WKS, Reduktion von CO2-Emissionen von 20-40% Imagine the result

7 System Monobrunnen Winterbetrieb Imagine the result

8 System: Zirkulation Sommerbetrieb: Kühlen Winterbetrieb: Heizen Imagine the result

9 WKS Projekte in den Niederlanden 2009: ca Imagine the result Bis 2025: erwartet werden

10 Gesetzliche Rahmenbedingungen für den Umgang mit Grundwasserkontaminationen in den Niederlanden Imagine the result

11 Imagine the result 130 große Gebiete mit LCKW- Grundwasserkontaminationen

12 Beispiel Utrecht Grundwasser Concentration VC [µg/l] Imagine the result

13 Nachhaltigkeit und Sanierung in den Niederlanden (1) Änderung der Umweltgesetzgebung seit 1997, weil eine Komplettsanierung (in Bezug auf Grundwasser): sehr teuer, technisch häufig nicht machbar und somit unwirtschaftlich ist und die bauliche Entwicklung behindert Strategische Ziele für Sanierungen in den Niederlanden Kein Risiko für Mensch und Umwelt Boden und Grundwasser soll wiederverwendbar sein Sanierung nicht als Selbstzweck Beachtung der Wirtschaftlichkeit (Kosteneffizient) Erreichen eines akzeptablen stationären Endzustands (siehe Beispiel Utrecht) 13 of November ARCADIS

14 Nachhaltigkeit und Sanierung in den Niederlanden (2) Klimaziele der Niederländischen Regierung bis 2020 (Sauber und sparsam) 30% CO2-Reduktion (bezogen auf 1990) 20% nachhaltige Energien 2% Energieeinsparung Klimaziele sind wichtiger als reines/ursprüngliches Grundwasser in städtischen Gebieten Grundwassermanagementpläne für größere Bereiche (Cluster) (In Deutschland: Integrale Betrachtung) Das Umwelt Ministerium fördert die Nutzung von Grundwasser (speziell WKS) 2009: Ministerienübergreifende Vertrag und Einrichtung einer Arbeitsgruppe Grundwasserenergie 14 of November ARCADIS

15 Tussenpagina Beispiel 1: Grundwassermanagement Utrecht Imagine the result

16 Kunde: Stadtverwaltung Utrecht Betrachtungsgebiet: 1.4 km Radius um den Bahnhof Utrecht 50 Mio m3 Grundwasser kontaminiert mit LCKW (5-50 mtief ) Umbau des Bahnhofgebiets Imagine the result 20 WKS mit ca. 90 brunnen

17 Interferenz WKS-brunnen m Vinylchlorid m Imagine the result

18 Resultat Problem: Stagnation of developments! Imagine the result

19 Grundwassermanagementzone statt einzelner Sanierungspläne NU: gevalsgericht grondwaterbeheer Heutige situation STRAKS: gebiedsgericht grondwaterbeheer Zukünftige situation monitoring WKO monitoring WKO Imagine the result POC s WKO WKO POC s

20 Baugrubenaushub und WKS sind erlaubt Aber: Wie wird sich die Grundwasserqualität in der Grundwassermanagementzone voraussichtlich entwickeln? Imagine the result

21 Grundwassermodell von ARCADIS.DE Tussenpagina (Karlsruhe) Mit schadstofftransport, Schadstoffabbau, und WKS brunnen Imagine the result

22 Dimensionierung und Kontrolle der Biowaschmaschine mit Grundwassermodell Modellierung 90 WKS brunnen Modellierung nachlieferung Schadstoffen aus 30 Quellen (im Boden) Reinfiltration von kontaminiertem Grundwasser Einflussbereich Ausbreitung und Abbau Schadstofffahne Verlagerung Schadstofffahne Imagine the result

23 VC Konzentrationen m unter Gelände 15 Jahre (berechnet) 0 Jahre Ausgangskonzentration (interpoliert) 30 Jahre (berechnet) N N N Einfluss WKS Systeme Imagine the result Grundwasser Konzentration VC [µg/l] Retardation: 1,04 [-] Halbwertzeit: 20 Jahre

24 Aktuell in Bearbeitung: Sanierungsplanung und Genehmigungsverfahren Einrichtung eines Monitoring- Netzwerks (Phase 1) Im Einflussbereich des WKS Erkundung der Grenzen der Grundwasserkontamination. Imagine the result

25 Sanierung und Energienutzungskonzept Sanergy Philips-Gelände Strijp-S, Eindhoven Sieger des Niederländischen Innovationspreises of November ARCADIS

26 26 27 November 2009 Philips-Gelände Strijp-S, Eindhoven 27 Hektar im Zentrum von Eindhoven seit 1915 industrielle Nutzung seit 2005 Neuentwicklung des Geländes Wohnen, Geschäftszentren und Erholung Strenge Vorgaben zur Nachhaltigkeit: -> WKS! 2009 ARCADIS

27 sdc Grundwasserkontamination: LCKW cis und VC Im Grundwasserleiter von 30 bis 60 m Tiefe unter Gelände Kontamination strömt ab, seit die Betriebsbrunnen stillgelegt wurden.

28 Herausforderung: Kombination aus Sanierung und Energienutzung Gegensatz 1 (Wassermengen) Energienutzung: Große Wassermengen Sanierung: möglichst geringe Entnahmen (Kostenreduzierung) Gegensatz 2 (Betrieb) Saisonal entsprechend dem Energiebedarf Sanierung: kontinuierliche Entnahme Sicherung der Grundwasserkontamination Wie wirkt das WKS-System (siehe Utrecht)? Sanierung und Sicherung

29 Das konzept: Rezirkulationssystem, Keine Speicherung November ARCADIS

30 Sicherung und Gefährdungsabschätzung Ont13 Ont14 Ont15 Ont01 Ont12 Ont02 Ont11 Ont10 Ont03 Ont04 Ont05 Einfluss auf den Grundwasserspiegel Ont09 Ont06 Max Entnahme debiet 60 m 3 /hr /uur Ont07 Max Entnahme debiet 40 m 3 /hr /uur Ont08 Max Entnahme debiet 20 m 3 /hr /uur Optimierte Brunnenanordnung Temperaturveränderung nach 20 Jahren November ARCADIS

31 Betrachtung der natürlichen Grundwasserströmung N 1000 m November ARCADIS

32 Stimulation des natürlichen Schadstoffabbaus Abbau wird durch den Vermischungsprozess begrenzt Durchströmung des zentralen Bereichs 20-fach höher als im natürlichen Zustand Die ersten 2-3 Jahren keine Stimulation, nur Monitoring November ARCADIS

33 Nachhaltigkeit? Gas (m 3 ) Elektrizität (kwh) CO 2 (ktonnes) Traditionelle Wärmeversorgung ,0 Sanergy (incl. Spitzenbedarf) ,0 CO 2 reduktion um 25-50% Grundwassersanierung ist dabei komplet berücksichtigt November ARCADIS

34 Kosten? Sanergy führt zu 20% Zusatzkosten für den Standort (Vergleich WKS) Kosten für Sanergy und Tradtionelle Wärmeversorgung + Sanierung sind etwa gleich Amortisationszeitraum Jahre Aber: Ohne Sanergy wird WKS nicht erlaubt! November ARCADIS

35 Schlussfolgerungen Grundwasserenergienutzung ist auch in kontaminierten Grundwasserleitern möglich (in den Niederlanden). Reduktion von CO2 und Nutzung nichterneuerbarer Energieträger (Gas). Perfekte Bedingungen für eine nachhaltige und profitabele Energiegewinnung November ARCADIS Die Sanierung erzeugt keine zusätzlichen Belastungen für die Umwelt

36 Anmerkungen Das Sanergy-Konzept wurde erstmals in Eindhoven in die Praxis umgesetzt. Bei den nächsten Anwendungen, wird das System weiter verbessert und effizienter werden. WKS wird auf vielen Standorten angewendet. Kombiniert mit dem verbesserten Sanergy- Konzept führt zu 10 20% Zusatzkosten gegenüber dem traditionellen WKS aber: WKS werden dadurch erst anwendbar Verdoppelte CO2-Reduzierung (Energie + Sanierung) Doppelte Resourceneinsparung November ARCADIS

37 Acknowledgements Municipality of Utrecht; Brenda van Denter, Henk van den Berg, Frank van Gennip, Albert de Vries Philips: Jack Schreurs, Frits Melgert ARCADIS: Pieter Dols, Rachelle Verburg, Klaus Piroth, Philipp Joswig November ARCADIS

38 Imagine the result November ARCADIS