Geothermisches Potenzial

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1 Oberflächennahe Geothermie Geothermisches Potenzial Techniken der Erschließung und Nutzung Auslegung geothermischer Anlagen (Beispiel Erdwärmesonde) Genehmigungsverfahren Erfahrungen 1

2 Geothermisches Potenzial 99% des Erdkörpers haben eine Temperatur > C Temperatur ( C) Neutrale Zone Tiefe (m) Quelle Erdkugel: Gradient = 3 K/100 m Untergrundtemperaturen Frankfurt Rumohr (2013) 2

3 Geothermisches Potenzial Der zur Erdoberfläche gerichtete Wärmetransport wird als terrestrischer Wärmestrom bezeichnet. Die durchschnittliche Wärmestromdichte beträgt mw/m 2. Der hieraus resultierende durchschnittliche Temperaturanstieg in der Erdkruste, der geothermische Gradient, beträgt etwa 3 C pro 100 Meter Tiefe. Der terrestrische Wärmestrom eines 1000 m 2 großen Grundstücks entspricht somit etwa der Leistung einer 70 W-Glühlampe. 3

4 Techniken der Erschließung und Nutzung - Erschließung - Erdwärmesonde (ca Anlagen) Erdwärmekollektor (Anzahl unbekannt) Geotherm. Brunnen (ca. 210 Anlagen) Quelle: GD NRW Quelle: Rumohr 4

5 Techniken der Erschließung und Nutzung - Komponenten und Verantwortlichkeiten - Heizungsanlage > Wärmebedarf / Kälteleistung > Auslegungszeitraum > Jahresbetriebsstundenzahl > Betriebsweise (Heizen / Kühlen) Bohrung und Erdwärmesonde > Bohrdurchmesser > Sondentyp und material > Wärmeträgermittel und -pumpe > Bohrlochverfüllung Untergrund > Wärmeleitfähigkeit und -kapazität > Untergrundtemperatur > Wärmetransport / Regeneration durch fließendes Grundwasser 5

6 Techniken der Erschließung und Nutzung - Komponenten und Verantwortlichkeiten - Wärmepumpe Wärmepumpe > Wärmebedarf / Kälteleistung > Auslegungszeitraum > Jahresbetriebsstundenzahl > Betriebsweise (Heizen / Kühlen) Die Wärmepumpe muss in der Lage sein, die vom Gebäude benötigte Heizleistung und die über einen längeren Zeitraum benötigte Wärmemenge bereitzustellen. Dies sicherzustellen ist Aufgabe des Heizungsbauers bzw. TGA-Planers. 6

7 Techniken der Erschließung und Nutzung - Komponenten und Verantwortlichkeiten - Erdwärmesonde Bohrung und Erdwärmesonde > Bohrdurchmesser > Sondentyp und material > Wärmeträgermittel und -pumpe > Bohrlochverfüllung Die EWS muss in der Lage sein, die von der WP benötigte Leistung und die über einen längeren Zeitraum benötigte Wärmemenge bereitzustellen, ohne dass eine vorgegebene Temperatur in der EWS unterschritten wird. Dies sicherzustellen ist Aufgabe des Geothermieplaners bzw. der Bohrfirma. 7

8 Techniken der Erschließung und Nutzung - Komponenten und Verantwortlichkeiten - Untergrund Untergrund > Wärmeleitfähigkeit und -kapazität > Untergrundtemperatur > Wärmetransport / Regeneration durch fließendes Grundwasser Der von der EWS erschlossene Untergrund muss in der Lage sein, die von der WP benötigte Leistung und die über einen längeren Zeitraum benötigte Wärmemenge bereitzustellen, ohne dass eine vorgegebene Temperatur in der EWS unterschritten wird. Dies sicherzustellen ist Aufgabe des Geothermieplaners bzw. der Bohrfirma. 8

9 Auslegung oberflächennaher geothermischer Anlagen Die Grundlage der Bemessung oberflächennaher geothermischer Anlagen ist die VDI-Richtlinie 4640 Die Planung, Errichtung und vor allem der effiziente Betrieb von oberflächennahen geothermischen Anlagen erfordert Kenntnisse der heiztechnischen und geothermischen Grundlagen, d.h. - der Heizungsbauer muss Kenntnisse der Funktionsweise der geothermischen Anlage haben, und - der Geothermieplaner muss Kenntnisse der Funktionsweise der Wärmepumpe haben. 9

10 Genehmigungsverfahren - Anforderungen des Gewässerschutzes an geothermische Anlagen - 10

11 Anforderungen des Gewässerschutzes - Inhalt Erlass - 1. Anwendungsbereich (z. B. Heizleistung 30 kw; Abgrenzung Kollektoren; Brunnen; Direktverdampfung) 2. Verwendung von wassergefährdenden Stoffen 3. Einwandige Anlagenteile/Durchführung und Ausbau der Bohrung (z. B. Anforderungen Bohrfirma, Sondenmaterial, Bohrloch und Abdichtung) 4. Abstände zu Nachbargrundstücken und zu benachbarten Anlagen 5. Verwaltungsverfahren (z. B. Definition günstige, ungünstige und unzulässige Gebiete, Beteiligung HLUG) 6. Weitere Grundlagen und Hinweise (z. B. Befristung Erlass, LAWA, HBV, Schutzgebietsverordnung, Kollektoren, Brunnen, Lagerstättengesetz, BBergG) Anlage 1 Zurzeit gängige Wärmeträgermittel, die ohne zusätzlichen Nachweis verwendet werden dürfen Anlage 2 Antragsunterlagen für Erdwärmesonden 11

12 Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden - Standortbeurteilung - 12

13 Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden - Leitfaden - Erläuterung der rechtlichen und fachlichen Grundlagen, Zusammenstellung der Anforderungen, Bereitstellung Formulare und Adressen von Ansprechpartnern 13

14 Erfahrungen Erdwärmesondenanlagen Gesamt: ca kw: ca (94%) > 30 kw: ca. 450 (6%) max. Heizleistung: 900 kw Hessische Durchschnittsanlage Wohngebäude / 1 2 FH kw Heizleistungsbedarf 2 Doppel-U-Sonden / Bohrungen 94 m tief (Stand: 2. September 2013) Standorte Erdwärmesondenanlagen 14