Grenzen und Chancen Oberflächennaher Geothermie

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Kilian Steinmann
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1 Grenzen und Chancen Oberflächennaher Geothermie 1

Regenerative Alternativen Solarthermie Photovoltaik Windenergie Biomasse Biogas Hackschnitzel Pellets Ohne Speicherung maximal 30% Bedarfsdeckung Hoher

2 Regenerative Alternativen Solarthermie Photovoltaik Windenergie Biomasse Biogas Hackschnitzel Pellets Ohne Speicherung maximal 30% Bedarfsdeckung Hoher Flächenverbrauch für wenig Energie Nur mit Subvention rentabel Innerstädtisch ohne Bedeutung Biogas nicht ausreichend verfügbar Hoher Platzbedarf für Pellets-Bevorratung 2

3 Erdwärme in dicht besiedelten Gebieten? 10 % der Wohnfläche ist in Ein- und Zweifamilienhäusern 90 % der Wohnfläche in Mehrfamilienhäusern Punktdichte Erdwärmeanlagen 3

4 Thermische Situation innerstädtisch 4

Erdwärme Solares Angebot: mehr als 1.000 kwh pro qm Grundfläche im Jahr 1.

5 Erdwärme Solares Angebot: mehr als kwh pro qm Grundfläche im Jahr kwh Solarwärme pro qm Grundfläche im Jahr Grundwasserströmung 20 Meter 50 kwh Wärmebedarf pro qm Wohnfläche im Jahr 0,5 kwh Wärmeenergiezustrom pro qm Grundfläche im Jahr 99% der Erde sind wärmer als C 5

6 Erdsonden Temperaturgradient 5 C Erdsonde -5 C Sole PE Rohr Füllmittel (Bentonit) Erde Heizungssystem Temp. 35 C 50 Watt / Meter Geothermiequelle Temp. 0 C 35 Kelvin 6

7 Saug - Schluckbrunnen Heizungssystem Temp. 35 C Geothermiequelle Temp. 10 C 25 Kelvin 7

8 Grundwasserzirkulation Heizungssystem Temp. 35 C Geothermiequelle Temp. 10 C 25 Kelvin 8

9 Integralsonde 9

10 Kühlung Hoher Stromverbrauch (14 % des Stromverbrauchs) Dachaufbauten bilden optisch die 5 Fassade Denkmalschutz Dachflächenverbrauch Lärmbelästigung Zusätzliche Aufheizung der Stadtatmosphäre Maschinelle Kühlung demnächst unzulässig? 10

11 Heizen und Kühlen 11

Primärenergievergleich Gebäude Heizen & Kühlen Wärme- und Kältebedarf des Gebäudes und geothermischer Wärmeentzug Die Ersparnis von 871.

12 Primärenergievergleich Gebäude Heizen & Kühlen Wärme- und Kältebedarf des Gebäudes und geothermischer Wärmeentzug Die Ersparnis von kwh entspricht Litern Heizöl MWh 968 MWh Wärmeentzug Quelle Spitzenlast Geo-En Wärme Geo-En Passivkälte Geo-En Aktivkälte in kwh x (MWh) 12

13 Primärenergieaufwand für 1 kwh Wärme KWK - Fernwärme PEF 0,57 Fernwärme aus KWK (Vattenfall Berlin): Primärenergie 0,57 1 0,57 kwh Primärenergie => 1 kwh thermisch KWK-Strom + Wärmepumpe (JAZ 4,6) Strom-Mix D PEF 2,6 Wärmepumpe mit JAZ = 4,6: 1 kw elektrisch = 4,6 kw thermisch Primärenergie 0,57 0,22 JAZ 4,6 1 Strommix D 1kWh el = 2,6 kwh PE 1 kw therm / 4,6 * 2,6 = 0,565 kw PE 0,57 kwh Primärenergie => 1 kwh thermisch 0,83 Dezentrale KWK 34% elektrisch 54% thermisch Primärenergie 0,57 Primärenergie 0,26 (Biogas) 0,18 JAZ 4,1 0,28 0,72 1 BHKW + Wärmepumpe (JAZ 4,1): 54 % thermisch 34 % elektrisch * 4,1 = 140 % thermisch Nutzungsgrad 194 % thermisch 0,57 kwh Primärenergie => 1 kwh thermisch 0,58 13

14 Genehmigungspraxis PROBLEM LÖSUNG Temperaturgrenzen +/- 6 Kelvin (minimal 5 C, maximal 20 C) maximal 3 Kelvin Abweichung an der Grenze in der Bilanz kein Wärmeeintrag 14

15 Wohn- und Gewerbevilla mit 3 Messketten 30 kw geothermische Grundlast Heizen und (passiv) Kühlen 93 MWh / Jahr 2009 Davon 88 MWh durch Wärmepumpe 60 kw Spitzenlast-Gaskessel Inbetriebnahme 2007 Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst 15

16 Thermische Entwicklung in 3 Jahren 16

17 Grundwasserzirkulations-System 27 kw, BJ 2001c Messkette 2 Meter abstromig (1 Sensor / Meter) 17

18 Bürogebäude mit Bauteilaktivierung 3 x 23 kw 18

19 Genehmigungspraxis PROBLEM LÖSUNG Temperaturgrenzen +/- 6 Kelvin (minimal 5 C, maximal 20 C) maximal 3 Kelvin Abweichung an der Grenze in der Bilanz kein Wärmeeintrag Schadstoffverschleppung nur abseits kontaminierter Areale bauen Vermischung verschiedener Grundwässer Zirkulation nur in einem Horizont, Sperrschichten 19

20 Altlastenproblematik Stupp & Paus 1999 LHKW BTEX Mittelwert Maximal PAK MKW m m 100 m 10 m 1 m 20

21 Abdichtung der Grundwasserstockwerke 21

Hydraulische Auswirkung von Grundwasserzirkulation auf Schadstoffe im fließenden Grundwasser Eine diffus anströmende Kontamination würde konzentriert und auf Höhe des Infiltrationsfilters reinjeziert

22 Hydraulische Auswirkung von Grundwasserzirkulation auf Schadstoffe im fließenden Grundwasser Eine diffus anströmende Kontamination würde konzentriert und auf Höhe des Infiltrationsfilters reinjeziert Eine basal anströmende Kontamination würde konzentriert und auf Höhe des Infiltrationsfilters reinjeziert Eine im Ansaugstrom liegende Kontamination könnte mobilisiert werden und würde in Höhe des Infiltrationsfilters injeziert Eine im Injektionsstrom liegende Kontamination könnte mobilisiert und durch Dispersion verteilt werden 22

23 Synergie Thermische Nutzung & Sanierung? 23

24 Ablaufplan zur Errichtung einer Geothermieanlage Vertrieb & Marketing Projektierung Engineering Simulation 24

25 Ablaufplan zur Errichtung einer Geothermieanlage Vertrieb & Marketing Projektierung Engineering Simulation 25

26 Ablaufplan zur Errichtung einer Geothermieanlage Vertrieb & Marketing Projektierung Engineering Simulation Bohrung, Ausbau Solarabsorber Wärmepumpen Hydraulik Mess- und Regelungtechnik Wartung 26

27 Einleitung Technologie Projektbeispiel Geo-En Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Geo-En, Ihr Partner. Von der Planung bis zum Komplettsystem. Geo-En Energy Technologies GmbH Hauptstrasse 65, Berlin T:

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