Ergebnisse des Grundwasserund Erdwärmekatasters

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1 WC-31 Oberflächennahes Geothermie Potenzial Wien Modul 1 Ergebnisse des Grundwasserund Erdwärmekatasters Nutzungspotenziale oberflächennaher geothermischer Anwendungen in Wien G. Götzl, Geologische Bundesanstalt Wärmepumpen in Wien, 02. April 2014 Campus WU-Wirtschaftsuniversität Wien

2 Gliederung der Präsentation EINLEITUNG Sachgegenstand Zielsetzung Systemeingrenzung FLÄCHENDECKENDE POTENZIALKARTEN 1: Datenlage und Vorgehensweise Potenzialkarten zur thermischen Grundwassernutzung Potenzialkarten zur Nutzung in geschlossenen Systemen Kombinierte Karten Thermal Response Test Messung der GBA in Wien ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN

3 EINLEITUNG

4 Sachgegenstand Auch oberflächennahe Geothermische Ressourcen sind begrenzt! Gesamtanzahl der erfassten Nutzungen Erdwärmenutzungen (Bauteilaktivierung und Sonden) Thermische Grundwassernutzung (Heizen und/oder Kühlen Datenbestand Wasserbuch der Stadt Wien Ab einer kritischen Nutzungsdichte ist ein oberflächennahes Geothermisches Ressourcenmanagement zielführend und notwendig!

5 Zielsetzung Oberflächennahes Geothermisches Ressourcenmanagement Informationsportale (Bürger, Experten, Behörden) Regionale Planung vs. Individuelle Vergabe Laufendes Monitoring Erhebung von Basisdaten Erhebung von Potenzialen (technisch, wirtschaftlich)

6 Zielsetzung Beispiel ISONG (D, BW) Oberflächennahes Geothermisches Ressourcenmanagement Informationsportale (Bürger, Experten, Behörden) Regionale Planung vs. Individuelle Vergabe Laufendes Monitoring Erhebung von Basisdaten Erhebung von Potenzialen (technisch, wirtschaftlich) Beispiel IOG(D, BY)

7 Zielsetzung Oberflächennahes Geothermisches Ressourcenmanagement Informationsportale (Bürger, Experten, Behörden) Regionale Planung vs. Individuelle Vergabe Laufendes Monitoring Erhebung von Basisdaten Erhebung von Potenzialen (technisch, wirtschaftlich) Vorstudie im Auftrag der MA20 Erhebung der Datenlage zur Beurteilung geothermischer Potenziale Flächendeckende Potenzialkarten im Maßstab 1: Vertiefende Analysen für 5 Pilotgebiete (Stadterweiterungs- / Stadtverdichtungsgebiete)

8 Systemeingrenzung Pos. Methode Betriebsweis e 1 Erdwärmesonde H, K, S 2 Thermische Grundwasser Nutzung (oberster Horizont) 3 Thermisch aktivierte Bauteile 4 Horizontalkollektor H 5 Thermische Grundwassernutzung Tertiär H, K H, K, (S) H, K, S Oberflächennahe Geothermie 0 m 150 m ~12 C Quartär Donauschotter Tertiär ~15 C 6 Thermische Grundwassernutzung (Tief) H, S 300 m ~20 C Süßwasser Grenze 7 Tiefenwärmesonde (Mitteltiefe Geothermie) Legende Fokus der Vorstudie Nicht berücksichtigt H, S H.. Heizen K Kühlen S Speicherung Mitteltiefe Geothermie ~ m 6 7 ~40 C

9 Produktübersicht (1) Flächendeckende Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauscher Systeme (Erdwärmesonden) Tiefenbereich 0 bis 30 Meter Tiefenbereich 0 bis 100 Meter Tiefenbereich 0 bis >150 Meter (max. 300 Meter) Kataster der Stadt Wien Thermische Grundwassernutzung Oberster Grundwasserhorizont (Quartär, Tertiär) (2) Detailbetrachtung in 5 Pilotgebieten Thermische Bilanzen Technische Potenziale Spezifische Planungsgrößen (räumlich disaggregiert) Systemvergleiche (technisch, wirtschaftlich)

10 POTENZIALKARTEN GESCHLOSSENE SYSTEME

11 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Zielsetzung Datengrundlage Abbildung der effektiven Wärmeleitfähigkeit ohne Berücksichtigung des Einflusses von Advektion durch Grundwasserbewegung Geoatlas der Stadt Wien (GBA) Ca. 500 Tiefbohrungen mit Schichtprofilen (MA29) Kennwerte der thermischen Gesteinsparameter (Literatur) Ca. 270 Grundwasserpegel (MA45) 25 Thermal Response Tests

12 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Zielsetzung Datengrundlage Geoatlas der Stadt Wien (GBA) Abbildung der effektiven Wärmeleitfähigkeit ohne Berücksichtigung des Einflusses von Advektion durch Grundwasserbewegung Workflow 22 Homogenbereiche Ca. 500 Tiefbohrungen mit Schichtprofilen (MA29) Kennwerte der thermischen Gesteinsparameter (Literatur) Profile der thermischen Gesteinseigenschaften Teilgesättigte Profile Karte der Wärmeleitfähigkeitsverteilung Ca. 270 Grundwasserpegel (MA45) Ableitung der teilgesättigtenzone Rasterkarten In Zukunft 25 Thermal Response Tests Validierung, Kalibrierung

13 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Produkte Tiefenbereich bis 30 Meter Klasseneinteilung Mäßig <1.55 W/m/K Durchschnittlich W/m/K Gut >1.85 W/m/K

14 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Produkte Tiefenbereich bis 100 Meter Klasseneinteilung Mäßig <1.55 W/m/K Durchschnittlich W/m/K Gut >1.85 W/m/K

15 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Produkte Tiefenbereich bis 200 Meter Klasseneinteilung Mäßig <1.55 W/m/K Durchschnittlich W/m/K Gut >1.85 W/m/K

16 Potenzialkarten Geschlossene Wärmetauschersysteme Produkte Tiefenbereich bis 100 Meter

17 POTENZIALKARTEN THERMISCHE GRUNDWASSERNUTZUNG

18 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Zielsetzung Datengrundlage Klassifizierung des obersten Grundwasserleiters hinsichtlich thermischer Nutzungspotenziale (bezogen auf Einzelbrunnenpaar) Vereinfachte Hydrogeologische Karte der Stadt Wien (GBA)

19 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Zielsetzung Datengrundlage Klassifizierung des obersten Grundwasserleiters hinsichtlich thermischer Nutzungspotenziale (bezogen auf Einzelbrunnenpaar) Vereinfachte Hydrogeologische Karte der Stadt Wien (GBA) Kf-Werte: Datensammlung (GBA), Auskunft MA45 Pegeldaten: Grundwasserspiegel (MA45)

20 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Zielsetzung Datengrundlage Klassifizierung des obersten Grundwasserleiters hinsichtlich thermischer Nutzungspotenziale (bezogen auf Einzelbrunnenpaar) Vereinfachte Hydrogeologische Karte der Stadt Wien (GBA) Kf-Werte: Datensammlung (GBA), Auskunft MA45 Pegeldaten: Grundwasserspiegel (MA45) 2. Bez. / 20. bez. MGW, HGW, NGW (Pöyry)

21 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Zielsetzung Datengrundlage Klassifizierung des obersten Grundwasserleiters hinsichtlich thermischer Nutzungspotenziale (bezogen auf Einzelbrunnenpaar) Vereinfachte Hydrogeologische Karte der Stadt Wien (GBA) Kf-Werte: Datensammlung (GBA), Auskunft MA45 Pegeldaten: Grundwasserspiegel (MA45) 2. Bez. / 20. bez. MGW, HGW, NGW (Pöyry) Pegeldaten: Grundwasser Temperatur (MA45) Nutzerdaten: Stammdatenblatt (MA45)

22 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Zielsetzung Datengrundlage Vereinfachte Hydrogeologische Karte der Stadt Wien (GBA) Klassifizierung des obersten Grundwasserleiters hinsichtlich thermischer Nutzungspotenziale (bezogen auf Einzelbrunnenpaar) Workflow 14 Homogenbereiche Kf-Werte: Datensammlung (GBA), Auskunft MA45 Pegeldaten: Grundwasserspiegel (MA45) Maximale Schüttung pro Brunnenpaar Gemittelte Leistung für Homogenbereich 2. Bez. / 20. bez. MGW, HGW, NGW (Pöyry) Maximale Leistung pro Brunnenpaar Pegeldaten: Grundwasser Temperatur (MA45, VHP) Medianwert, Spannweite (5. Perz. 95. Perz.) Nutzerdaten: Stammdatenblatt (MA45) Geschätzte Leistung aus Jahreskonsens

23 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Ergebnisse

24 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Ergebnisse Auswertung von 104 Stützstellen Klasseneinteilung Leistungsbereich < 1 kw Leistungsbereich 1 kw bis < 5 kw Leistungsbereich 5 kw bis < 20 KW Leistungsbereich > 20 kw Thermische Grundwassernutzung nicht zu empfehlen Betrieb von Kleinanlagen nach Prüfung der lokalen Verhältnisse möglich Betrieb von mittleren Anlagen nach Prüfung der lokalen Verhältnisse möglich Betrieb von Großanalagen und lokalen Netzen nach Prüfung der lokalen Verhältnisse möglich

25 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Ergebnisse

26 Potenzialkarten Thermische Grundwassernutzung Ergebnisse

27 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN

28 Zusammenfassung

29 Zusammenfassung Kombinierte Darstellung beider Potenziale Potenzialkarte der thermischen Grundwasser Nutzung Potenzialkarte der Erdwärmesonden Nutzung (Tiefenbereich bis 100 Meter)

30 Zusammenfassung und Fazit Flächendeckende Potenzialkarten für die 2 wichtigsten Anwendungssysteme geschaffen. Potenziale auf Grundlage von generalisierten Ansätzen für (hydro-)geologische Homogenbereiche. Räumliches Auflösungsvermögen entspricht der Dichte der bislang zur Verfügung gestandenen Daten Verbesserung der Kartenauflösung durch Erweiterung des Datenbestandes Erweiterung des Datenbestandes durch systematische Erhebung von Archivdaten und eigenen Untersuchungen

31 Maßnahmen Flächendeckende Potenzialkarten Erhebung kf Werte Auswertung weiterer Pegel- und Nutzerdaten Forcierung Thermal Response Tests Verbesserte Interaktivität des Webinformationssystems Höffigkeitsgebiete Monitoringnetz Regionale numerische Modelle Oberflächennahes Geothermisches Ressourcenmanagement Informationsportale (Bürger, Experten, Behörden) Regionale Planung vs. Individuelle Vergabe Laufendes Monitoring Erhebung von Basisdaten Erhebung von Potenzialen (technisch, wirtschaftlich)

32 WC-31 Oberflächennahes Geothermie Potenzial Wien Modul 1 Ergebnisse des Grundwasserund Erdwärmekatasters Nutzungspotenziale oberflächennaher geothermischer Anwendungen in Wien Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! gregor.goetzl@geologie.ac.at Wärmepumpen in Wien, 02. April 2014 Campus WU-Wirtschaftsuniversität Wien