Kombination von Flacher Geothermie und Bodensanierung Praxiserfahrungen in den Niederlanden. Flache Geothermie in den Niederlanden

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den Niederlanden Konfigurationen Bodenschutzgesetze Auswirkungen der

1 Kombination von Flacher Geothermie und Bodensanierung Praxiserfahrungen in den Niederlanden Charles Pijls, Tauw bv Inhalte Flache Geothermie in den Niederlanden Konfigurationen Bodenschutzgesetze Auswirkungen der flachen Geothermie Geochemisch/biologisch Hydrologisch Optimierung Praxisbeispiele

Geothermie in den Niederlanden Renewable Energy: Anteil 2010: 3,8 % Geothermie entspricht 1,5 % der Renewable Energy Oberflachennahe Systeme Offen : Kollektoren (980) Geschlossen : Erdwärme Sonden

2 Geothermie in den Niederlanden Renewable Energy: Anteil 2010: 3,8 % Geothermie entspricht 1,5 % der Renewable Energy Oberflachennahe Systeme Offen : Kollektoren (980) Geschlossen : Erdwärme Sonden (>20.000) Tiefe Systeme 6 Tiefbohrsysteme ( m) 1 System in alter Mine Aquifere in den Niederlanden überwiegend sandige Aquifere sehr gut geeignet für flache Geothermie grosse geochemische Gradienten Aerob Anaerob BOEG

Geothermie in den Niederlanden Offene Systeme Geschlossene Systeme Erdwärme Sonden www.nvoe.

3 Geothermie in den Niederlanden Offene Systeme Geschlossene Systeme Erdwärme Sonden Kalt Warm m m Cold demand Sommer Summer Offen Doublet (Alternierend) Heat demand Winter Winter Cold Sommer demand Summer Offen Rezirkulation Heat Winter demand Winter Hot Warm Kalt Cold Hot Warm Cold Kalt Cold Kalt Hot Warm Hot Warm Cold Kalt Konkurrierende Nutzungen des Untergrundes wichtige Funktionen des Untergrundes: Trink- und Brauchwasserentnahme Infrastruktur, Baugrund Wasserentnahme für trockene Füsse Bodenenergie Schadstoffsenke für Verunreinigungen (CKW, BTEX)

4 Bodenschutgesetze Bodenschutzgesetze nicht geeignet: Thermische Interferenz Interferenz mit Kontaminationsfahnen Einfluss auf Verunreinigungen bei Anwendung von Offenen Systemen Abstimmung bei Nutzung mehrerer Funktionen notwendig AmvB Bodenenergie Management Grundwasserverunreinigungen (Gebiedsgericht grondwaterbeheer) Auswirkungen von flacher Geothermie auf die Bodenqualität Chemie und Biologie Temperatur Änderungen 5 bis 10 C Keine biologische oder chemische Effekte erwartet Effekte zu erwarten bei > 20 C Geochemische Änderungen Mischung verschiedener Redoxzonierungen Eisen-Ausfällungen Natural Attenuation Keine positiven biologische Effekte Störung von Natural Attenuation Prozesse durch Mischung

5 Auswirkungen von flacher Geothermie auf die Bodenqualität Hydrologie Was geschieht mit eine Kontaminations Fahne bei den verschiedenen Typen von Erdwärme-Systemen? MODFLOW Modellierung RT3D source code Anpassung Infiltration Fracht aus Entahmebrunnen ermöglicht Modellierung offene Systeme (Kollektoren) Doubletten Rezirkulationsysteme kd 500, K = 25 m/dag D = 20 m I = 0,001 Q = m 3 /Tag (100 m 3 /st) Kein Naturlicher Abbau Cis und vinylchloride in leicht anaeroben aquifer Rezirkulation (0 Jahr) Infiltration 250 m Entnahme Herd 15 x 30 m, C = µg/l Interval 1 Jahr 10 m/jahr naturliche Grundwasser Geschwindigkeit

6 Rezirkulation (1 Jahr) Herd 15 x 30 m, C = µg/l Rezirkulation (2 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l

7 Rezirkulation (3 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l Rezirkulation (5 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l

Rezirkulation (10 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = 10.

8 Rezirkulation (10 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l Rezirkulation (15 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l

Rezirkulation (20 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = 10.

9 Rezirkulation (20 Jahren) Herd 15 x 30 m, C = µg/l Conc = + 5 µg/l Verdünnungsfaktor = 2000 Verlauf der Konzentration im Rezirkulations wasser Retoursystem: concentration in wells (distance between wells = 300 m) concentration [ug/l] (source concentration = 10000) distance 300 m, infiltr distance 300 m, extract distance 300 m, difference (extract - inf) time [days]

Doublet (alternierend) (0 Jahren) 250 m Herd 15 x 30 m, C = 10.

10 Doublet (alternierend) (0 Jahren) 250 m Herd 15 x 30 m, C = µg/l Interval 1 Jahr 10 m/jahr naturliche Grundwasser Geschwindigkeit Doublet (alternierend) (0,5 Jahr)

11 Doublet (alternierend) (1 Jahr) Doublet (alternierend) (1,5 Jahren)

12 Doublet (alternierend) (2 Jahren) Doublet (alternierend) (2,5 Jahren)

13 Doublet (alternierend) (3 Jahren) Doublet (alternierend) (5 Jahren)

14 Doublet (alternierend) (7 Jahren) Doublet (alternierend) (10 Jahren)

15 Doublet (alternierend) (15 Jahren) Doublet (alternierend) (20 Jahren)

16 Rezirkulierend 0 Jahren 2 Jahren Rezirkulierend 100 m3/st 5 Jahren 15 Jahren Verdünnungsfaktor 2000 [-] Doublet (alternierend) 0 Jahren 2 Jahren Doublet 100 m3/st 5 Jahren 15 Jahren Verdünnungsfaktor 200 [-]

Grundwasserfliesrichtung Rezirkulierend 300 bis 5.000 Doublet (Alternierend) 125 bis 1.

17 Rezirkulierend Quer auf natürliche Grundwasserfließrichtung 0 Jahren 2 Jahren Rezirkulierend 100 m3/st 5 Jahren 15 Jahren Verdünnungsfaktor 4000 [-] Fazit hydrologische Auswirkung Verdünnungsfaktor nach 20 Jahren Quer auf Grundwasserfliesrichtung Rezirkulierend 300 bis Doublet (Alternierend) 125 bis In der Grundwasserfliesrichtung Rezirkulierende Systeme Breite Fahne, niedrige gehalten Achtung bei Entwurf Monitoring Systeme und Interpretation der Daten

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18 Optimierung sanierende Wirkung Biologischen Abbau stimulieren Wasser entnehmen aus dem System Teilentnahme und Reinigung Vollständige Entnahme und Reinigung Stimulierung Sanierung Stimulierung bei anaerobem Abbau von CKW Addition Organische Substrate Geochemische Effekte unbekannt EisenSulfid (FeS) Ausfällung Produktion Biomasse im System

Praxisbeispiele - Rezirkulierung CKW Keine

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19 Praxisbeispiele - Rezirkulierung CKW Keine Entnahme Eindhoven Praxisbeispiel Teil Entnahme Woerden CKW Teil-Entnahme von Wasser (5 m 3 /St) aus Doublet System Netto Entnahme Individuelle Entnahme Kälte Entnahme Wärme Entnahme CKW Fahne CKW Fahne Quelle : TTE

20 Praxisbeispiele Teil-Entnahme Apeldoorn Praxisbeispiele Entnahme Zwolle Schadens Herd Containment Brunnen Interception Brunnen Trinkwasser Brunnen

21 Praxisbeispiele - Entnahme Warme Pumpe Infiltration in Boden Heat exchanger Belüftungs bassin Sedimentation bassin Constructed wetland Wasser Behandlung Dankwort Jan Boode, Tauw Deventer (NL) Ludwig Immler, Tauw Regensburg (D)

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