Die Bedeutung der Geologie und Hydrogeologie für die Erdwärmenutzung

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1 OBERFLÄCHENNAHE GEOTHERMIE: AUSSICHTEN FÜR SÜDTIROL Bozen Die Bedeutung der Geologie und Hydrogeologie für die Erdwärmenutzung Erdwärme VDI-Richtlinie 4640 Geologie in Südtirol Thermal Response Test Abkühlung und Regeneration des Bodens Feldlösungen + Bauteilaktivierung ALPECON WILHELMY KEG - GEOWISSENSCHAFTEN GEOLOGIE HYDROGEOLOGIE 6165 TELFES, Filialen: 6460 IMST, 6858 SCHWARZACH

2 Entstehung von Erdwärme Weltweit: Radioaktiver Zerfall im Erdinnern Restwärmefluss von der Entstehung der Erde her Lokal von Bedeutung: Vulkanismus und Plutone Reibungswärme (In Bewegung befindliche Störungszonen) Reaktionswärme (Pyritumwandlung zu Sulfat)

3 Erdwärmetransport Wärmeleitung der Gesteine (Konduktion) Strömendes Wasser (Konvektion) Aufdringende Magmen bzw. Konvektionswalzen unter Kontinentalplatten (Konvektion)

4 Geothermischer Gradient 3 C / 100 m (Durchschnittswert)

5 VDI-Richtlinie 4640 und Berechnungsverfahren Quelle: Planung und Auslegung von Erdwärmesondenanlagen:Basis einer nachhaltigen Erdwärmenutzung, VDI-Richtlinie 4640 und Berechnungsverfahren von Manfred Reuß und Burkhard Sanner Zitat: Schon bald wurde erkannt, daß ein wesentlicher Faktor für die Größe der Entzugsleistung in der Ausbildung des Untergrunds liegt, und je nach Standortbedingungen erhebliche Unterschiede bestehen. Nach heutiger Kenntnis ist dabei wesentlich die Wärmeleitfähigkeit entscheidend, bei bestimmten Untergrundbedingungen wie z.b. lockeren Sanden und Kiesen auch der Grundwasserfluß (genauer die fließende Grundwassermenge pro Zeiteinheit, die durch die Darcy-Geschwindigkeit angegeben wird). Aus der Erfahrung wurden dann spezifische Entzugsleistungen angegeben, die von etwa W/m schwankten, im Extremfall bis zu 120 W/m. Es ging soweit, daß in Ausschreibungen Erdsonden mit einer Leistung von 120 W/m gefordert wurden (wie man es bei einem technischen Wärmeerzeuger angeben könnte; man möchte schließlich die beste Erdwärmesonde haben...).

6 VDI-Richtlinie 4640 und Berechnungsverfahren Quelle: Manfred Reuß und Burkhard Sanner

7 VDI-Richtlinie 4640 und Berechnungsverfahren Quelle: Manfred Reuß und Burkhard Sanner STANDORTBEZOGENE GEOLOGIE + HYDROGEOLOGIE SIND NOTWENDIG

8 Basische Ergussgesteine (Basalt ) Saure Ergussgesteine (Porphyr ) Granit bzw. Tonalit Quarzphyllit Flusssedimente, Talfüllungen Geologie im Großraum Bozen Moräne Trias Kreide und Tertiär

9 Granit bzw. Tonalit Quarzphyllit

10 al p EC ON

11 al p EC ON

12 WNW Sande und Kiese mit wechselndem Schluffanteil Schluffe und Tone als Deckschichten bzw. durchgehender stark schluffig bis sandig lehmiger Grundmasse mit einem Feinkornanteil < 0,63 mm von %. Terassensedimente Hangschut t ONO Da über den Grundwasserkörper nur die die Hangendgrenze des gespannten GW- Spiegels bis in eine Tiefe von 45 m u. GOK als gesichert gilt und der darunter befindliche lithologische Aufbau nicht bekannt ist kann die Mächtigkeit des Aquifers nicht angegeben werden. Tonschiefer; Phyllite

13 VDI-Richtlinie 4640 und Berechnungsverfahren Quelle: Manfred Reuß und Burkhard Sanner der THERMAL RESPONSE TEST ist die Ergänzung zur Standortgeologie die Grundlage und Kontrolle für die Wärmeentzugsleistung und liefert dazu noch Eingangsdaten zur technischen Optimierung der Anlage

14 Abkühlung und Regeneration des Bodens und Grundwassers Ressource nutzen: Wärmeentzug entsprechend Nachfluss wählen (TRT) Unterhalb Grundwasserspiegel: Geologische Unterbrechungen beachten Im Grundwasser: Hydrogeologische Regeneration prüfen (Zustrom bereits belastet?) Problem der Kältefahnen (auch natürliche Ursachen wie Uferfiltrat) Ressource bewirtschaften: Wärme Kälte in Oberstrom-Unterstrom kombinieren ( Dipol oder Dublette ) Puffereffekt nützen (TRT) Wärme speichern hydrogeologisch geologisches Modell wichtig TRT für Hysteresis Kälte speichern (Eis?) hydrogeologisch geologisches Modell wichtig Geotechnische Effekte!

15 Feldlösungen heizen/kühlen mit Geothermie ALPECON WILHELMY KEG - GEOWISSENSCHAFTEN GEOLOGIE HYDROGEOLOGIE 6165 TELFES, Filialen: 6460 IMST, 6858 SCHWARZACH

16 DANKE Bauteilaktivierung FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Mag. Marcus Wilhelmy Konzernzentrale der STRABAG: Kühlleistung im Megawatt-Bereich mit Geothermie al p EC ON Aktivierung von Bodenplatte + Bohrpfählen

17 FUNDUS

18 Tabelle Entzugsleistungen bei Zent-Frenger

19 Quelle: Die Kontaktmetamorphose des Kreuzberg Granits Erste Ergebnisse aus der Tiefbohrung Meran V. Mair, P. Tropper, W. Thöny - MITT.ÖSTERR.MINER.GES. 151 (2005) Tiefbohrung Meran 3 C / 100 m (Durchschnittswert)

20 Tiefbohrung Meran Die Kontaktmetamorphose des Kreuzberg Granits Erste Ergebnisse aus der Tiefbohrung Meran V. Mair, P. Tropper, W. Thöny - MITT.ÖSTERR.MINER.GES. 151 (2005) 675 m ca. 750 m graugrüne Quarzphyllite und phyllitische Quarzite mit Quarz, Serizit, Chlorit ± Feldspat ohne kontaktmetamorphe Überprägung 750m 850 m bräunliche quarzreiche kontaktmetamorphe Quarzphyllite mit der Paragenese Quarz, Muskowit, Chlorit, Biotit, Kalifeldspat 850 m 1540 m steigende kontaktmetamorphe Überprägung mit Ausbildung eines Hornfelses mit der Paragenese Quarz, Muskowit, Chlorit, Biotit, Andalusit und Cordierit 1540 m 1580 m Hornfelse mit obiger Zusammensetzung; Andalusit tritt stark zurück 1580 m 1620m Hornfelse mit obiger Zusammensetzung, Andalusit ist durch Sillimanit ersetzt, der Gehalt von Cordierit nimmt stark zu, die Kristalle werden größer 1620 m 1780 m feinkörniger sehr kompakter Cordieritfels mit der Paragenese Quarz, Muskowit,, Biotit, Sillimanit, Cordierit 1780 m 1920 m Granodiorit