Geothermische Karten Die praktische Anwendung für Jedermann

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1 Geothermische Karten Die praktische Anwendung für Jedermann TransGeoTherm 20. November 2014, Zgorzelec Dipl. Geoökol. Karina Hofmann, LfULG, Abteilung 10 Geologie, Projektgruppe Geothermie

2 Vorteile der Geothermie Immer verfügbar: Unabhängigkeit von Jahreszeit, Tag/Nacht, Wetter vielfältige Einsatzmöglichkeit: Heizen, Warmwasserbereitung und Kühlen reduzierte Betriebskosten Erneuerbare Energie: bei fachgerechter Planung in menschlischem Ermessen unerschöpflich Umweltschutz CO 2 -Einsparung Kombinationsmöglichkeit (z.b. mit Solar) 2

3 Oberflächennahe Geothermie Hauptnutzungsform: Erdwärmesonde Erdwärmesonden werden senkrecht in das Erdreich eingelassen. Die Tiefe der Sonden liegt meist zwischen 40 und 130 m. 3

4 Oberflächennahe Geothermie Hauptnutzungsform: Erdwärmesonde 4

5 Errichtung einer Erdwärmeanlage Qualitätssicherung Prozesskette Errichtung Erdwärmeanlage Information/Entscheidungsfindung Planung / Dimensionierung Bohrung / Installation Nutzung / Monitoring 5

6 Errichtung einer Erdwärmeanlage to do - list 1. Vorinformationen 2. Gebäudetechnische Informationen 3. Planung und Dimensionierung der Erdwärmesonden 4. bautechnische Informationen des Grundstücks 5. zertifizierte Bohrfirma 6. Liegen alle Genehmigungen vor? 7. Bohrarbeiten und Einbau der Erdwärmesonde 8. Anschluss der Erdwärmesonden an die Wärmepumpe 9. Inbetriebnahme der Wärmepumpe 10.effektive Nutzung der Wärmepumpe 6

7 Entstehung geothermischer Karten Geothermische Themenkarten Hydrogeologische Themenkarten Geologische 3D-Modelle weitere Themenkarten Bohrungsdaten Flächendaten (Kartierung) 7

8 Kartensatz Entzugsleistung in W/m public version für 1800 Betriebsstunden pro Jahr (nur Heizbetrieb) für 2400 Betriebsstunden pro Jahr (Heizbetrieb + Warmwasserbereitung) Kartensatz Wärmeleitfähigkeit in W/m K professional version 0-40 m 0-40 m 0-40 m 0-70 m 0-70 m 0-70 m m m m m m m 8

9 public version Standortauswahl und Zoomen 9

10 public version Anwendungsbeispiel: Einfamilienhaus, 12 kw Wärmebedarf, nur Heizen 40 meters Entzugsleistung ablesen Legend heat extraction in watts per meter [W/m] at a depth of 40 meters and 1800 annual operation hours of a geothermal heat pump < <=40 40,0-42,5 42,5-45,0 45,0-47,5 47,5-50,0 50,0-52,5 52,5-55,0 55,0-57,5 57,5-60,0 >60,0 Vergleich der benötigten Tiefe X 40 m = W = 1,8... 1,9 kw 12 kw 1,8 kw = 6,6 7 Bohrungen à 40 m Tiefe 10

11 public version Anwendungsbeispiel: Einfamilienhaus, 12 kw Wärmebedarf, nur Heizen 130 meters Entzugsleistung ablesen Legend heat extraction in watts per meter [W/m] at a depth of 130 meters and 1800 annual operation hours of a geothermal heat pump <=40 < 40,0-42,5 42,5-45,0 45,0-47,5 47,5-50,0 50,0-52,5 52,5-55,0 55,0-57,5 57,5-60,0 >60,0 Vergleich der benötigten Tiefe X 130 m = W = 6,5... 6,8 kw kw 6,5 kw = 1,8 2 Bohrungen à 130 m Tiefe

12 public version Standortvergleiche Anwendungsbeispiel: Einfamilienhaus, 12 kw Wärmebedarf, nur Heizen A C B 130 meters Legend heat extraction in watts per meter [W/m] at a depth of 130 meters and 1800 annual operation hours of a geothermal heat pump <=40 < 40,0-42,5 A 42,5-45,0 X 130 m 5,5 bis 5,8 kw 45,0-47,5 47,5-50,0 B 50,0-52,5 X 130 m 6,5 bis 6,8 kw C 52,5-55,0 55,0-57,5 57,5-60,0 >60,0 = = X 130 m = 6,8 bis 7,2 kw 12

13 public version Anwendungsbeispiel: Einfamilienhaus, 12 kw Wärmebedarf, nur Heizen A C B 130 meters Standortvergleiche Legend heat Standort extraction in watts per Ameter [W/m] at B a depth of 130 C meters and 1800 annual operation hours of a geothermal heat pump <=40 Entzugsleistung < in W/m 40,0-42,5 42,5-45,0 50,0-52,5 52,5-55,0 A 42,5-45,0 X 130 m = 5,5 bis 5,8 kw nutzbare Leistung 45,0-47,5 in kw für 130 m 47,5 tiefes - 50,0 5,6 6,6 7,0 Bohrloch B 50,0-52,5 X 130 m 6,5 bis 6,8 kw C 52,5-55,0 Gesamtbohrmeter 55,0-57,5 für 12 kw Wärmebedarf Einsparung 57,5-60,0 >60,0 = X 130 m = 6,8 bis 7,2 kw 260 m 234 m 222 m 26 m 10% 38 m 15% 13

14 professional version Standortauswahl und Zoomen 14

15 professional version Legend average thermal conductivity in watt per meter and kelvin (W/m K) at 40 m depth 15

16 professional version 40 m Legend average thermal conductivity in watt per meter and kelvin (W/m K) at 40 m depth λ in W/m K 130 m Legend average thermal conductivity in watt per meter and kelvin (W/m K) at 130 m depth 16

17 professional version Variante: Bohren bis 130 m möglich λ = 2,1 W/m K Fachgerechte Anlagendimensionierung für mind. 25 Jahre Anlagenbetrieb Anlagendimensionierung mit z.b. Earth Energy Designer EED Eingangsdaten z.b.: - Wärmepumpendaten - Monatliche Energiebilanz - Materialangaben zur Erdwärmesonde und Verpressmittel - Standortspezifische Angaben: - Jahresmitteltemperatur - Wärmekapazität Untergrund - Wärmeleitfähigkeit λ des Untergrundes 17

18 professional version Variante: Bohren bis 130 m möglich λ = 2,1 W/m K Fachgerechte Anlagendimensionierung für mind. 25 Jahre Anlagenbetrieb Anlagendimensionierung mit z.b. Earth Energy Designer EED - Berechnung der mittleren Fluidtemperaturen Bedingung nach 25 Jahren 0 C - Berechnung der benötigten Bohrlochtiefe und Sondenanzahl 18

19 Vergleich public version vs. professional version Ergebnis public version Entzugsleistung in Watt pro Meter (W/m) pro Tiefenintervall (40 m, 70 m, 100 m, 130 m) professional version Wärmeleitfähigkeit in Watt pro Meter und Kelvin (W/m K) pro Tiefenintervall (40 m, 70 m, 100 m, 130 m) Nutzer Bürger, Behörden Planer, Bohrfirmen, Behörden Anwendbarkeit bis max. 30 kw Heizleistung Planung Erdwärmevorhaben kleiner (Einfamilienhausbereich), und größer > 30 kw Heizleistung abgeschätzt auf Standardhaustyp Ziel Abschätzung benötigter Bohrtiefen und Bohrungsanzahl, Standortvergleich, Machbarkeit! Standardhaustyp! Orientierung für Dimensionierung mit projektbezogenen Daten (Verwendung eigener Heizleistung, eigene Wärmepumpendaten), Berechnung Bohrtiefen und Bohrungsanzahl Die sorgfältige Planung und konkrete Wirtschaftlichkeitsberechnung von Erdwärmevorhaben wird damit unterstützt, jedoch keinesfalls ersetzt! 19

20 Projektergebnisse Interaktive Internetanwendungen: Geologisches 3D-Übersichtsmodell Hydrogeologisches 3D-Spezialmodell Geothermische Karten mittlere geothermische Entzugsleistung für verschiedene Tiefenstufen (40m, 70m, 100m, 130m) - Standardversion ( Bauherren, Behörden) mittlere Wärmeleitfähigkeiten für verschiedene Tiefenstufen (40m, 70m, 100m, 130m) - Expertenversion (Planer, Bohrfirmen, Behörden) Informationsbroschüre zur Nutzung oberflächennaher Geothermie 20

21 Danke für die Aufmerksamkeit! Dziękuję za uwagę! Dezember 2014 Dipl. Geoökol. Karina Hofmann

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