Erdverlegte Rohrleitungen (Gas-, Wasser-, Fernwärme etc.), Kabelleitungstiefbau und Netzausbau - die bbr ist dran.

Die bbr berichtet zu allen Aspekten der Trinkwassergewinnung, des Brunnenbaus, der Inspektions- und Regeneriertechnik.

Oberflächennahe und tiefe Geothermie sowie Bohrtechnik bilden einen Schwerpunkt in jeder bbr-Ausgabe.

Berücksichtigung finden interessante Maßnahmen und Verfahren im Bereich Spezialtiefbau.

Berichtet wird über alle Aspekte der Bereiche Transport (inkl. Trinkwasserbehälter) und Aufbereitung von Trinkwasser.

bbr-Sonderheft Geothermie 2015


Inhaltsverzeichnis

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Fachartikel dieser Ausgabe

Von EEG zu EEG – Geothermie unter dem Einfluss der Politik

Erst EEG, dann Strommarktdesign, Genehmigungsverfahren, Versicherungslösungen und wieder EEG: Die tiefe und die oberflächennahe Geothermie müssen sich als junge Technologien noch immer intensiv mit juristischen und gesetzgeberischen Rahmenbedingungen beschäftigen. Dabei will die Branche doch etwas ganz anderes: mehr Nähe zum Endkunden.
Autor: Dr. Erwin Knapek (Vizepräsident Bundesverband Erneuerbare Energie e. V. (BEE), Präsident GtV-Bundesverband Geothermie e. V. (GtV-BV), Vorsitzender Wirtschaftsforum Geothermie e. V. (WFG))


Aktuelle Entwicklung der Geothermie in Europa – Potenzial und Rahmenbedingungen

Als Ergebnis der unbefriedigenden wirtschaftlichen Entwicklung in Teilen Europas hat sich die Dynamik der Geothermie, vor allem bei den erdgekoppelten Wärmepumpen, nicht so gezeigt wie noch vor einigen Jahren erwartet. Dabei läuft die Entwicklung in verschiedenen Ländern deutlich auseinander – es gibt Länder mit einem stabilen Markt ebenso wie solche mit großen Problemen. Dieser Beitrag schildert die aktuelle Entwicklung der Geothermie in Europa sowie die für sie geltenden Rahmenbedingungen.
Autor: Dr. Burkhard Sanner (European Geothermal Energy Council (EGEC))


Sanierung einer Erdwärmesonde mit neuem Verfahren

In der Vergangenheit haben in Baden-Württemberg fehlerhafte Erdwärmesondenbohrungen zu einigen Schadensfällen mit Hebungen bzw. Setzungen geführt. Die Beseitigung der Ursachen erwies sich stets als schwierig. Jeder Schadensfall wurde – auch wegen unterschiedlicher Randbedingungen und fehlender Standard-Verfahren – mit einer anderen Methode oder Variante saniert. Jetzt gelang in Rudersberg, etwas östlich von Stuttgart, im zweiten Versuch die Sanierung einer längsläufigen Erdwärmesonde im Bereich eines Gipskeuperquellens. Hierzu hat eine im „Ländle“ ansässige Firma ein Bohrverfahren mit einer neuen Überbohrkrone auf die vorhergehende missglückte Sanierung abgestimmt, die Erdwärmesonde erfolgreich überwaschen, gezogen und das Loch dann abgedichtet.
Autoren: Frank Burkhardt (Heinz Burkhardt GmbH & Co. KG), Andreas Krumwieh (Landratsamt Rems-Murr-Kreis)


Markierte Verfüllbaustoffe für Erdwärmesonden und Brunnenabdichtungen

Bohrungen für geothermische Anlagen stellen einen Eingriff in die Geologie und Hydrogeologie dar. Im Brunnen- und Messstellenbau wird seit Jahrzehnten die hydraulische Wirksamkeit der Abdichtung gegenüber Fremdwassereinträgen und Kurzschlussströmungen durch verschiedene Messmethoden überprüft. Diese geben allerdings bei Sonden für geothermische Anlagen nur begrenzt Aufschluss über die Ringraumverfüllung oder sind z. T. gar nicht durchführbar. Durch die Verwendung von markierten Verfüllbaustoffen kann das Vorhandensein des Materials im Bohrlochringraum zweifelsfrei und weitestgehend unabhängig vom anstehenden Gebirge durch eine direkte Detektion unmittelbar nach Einbau oder zu einem späteren Zeitpunkt nachgewiesen werden.
Autoren: Thomas Neumann, Stefan Rasch (SCHWENK Zement KG)


Solare Saisonspeicherung von Wärme in Erdwärmesonden

Lässt sich Sommerwärme bis in den Winter speichern? Die Idee fasziniert: Gebäudeheizung mit Überschusswärme aus dem Sommer. Als möglicher Speicher bietet sich das Erdreich an, das über Erdwärmesonden im Sommer aktiv aufgeheizt werden kann. Aber welche Voraussetzungen müssen dazu erfüllt sein und welches ist das optimale Temperaturniveau für eine solche Wärmespeicherung?
Autor: Arthur Huber (Huber Energietechnik AG)


Thermischer Einfluss von Erdwärmesondenanlagen auf den Untergrund – Ansätze zur energetischen Bewirtschaftung

Vorgestellt wird der Rahmen realistischer Temperaturveränderungen im Grundwasser bzw. im Untergrund als Folge von oberflächennahen Erdwärmesondenanlagen. Grundlage der Untersuchung sind numerische Modellrechnungen verschiedener praxisnaher Referenzszenarien. Neben klassischen Beobachtungsgrößen wie der Grundwassertemperatur in Grundwassermessstellen oder im Wärmeträgerfluid der Erdwärmesonden werden auch neue Bewertungsgrößen aus modellgestützten Prognosen vorgestellt. Aus diesen Beobachtungsgrößen sowie einer realistischen Bandbreite an Temperaturveränderungen im Einflussbereich von Erdwärmesondenanlagen werden mögliche Ansätze zur zukünftigen energetischen Bewirtschaftung der Ressource „oberflächennahe Geothermie“ diskutiert.
Autor: Dr. David Kuntz (tewag Technologie – Erdwärmeanlagen – Umweltschutz GmbH)


Erdwärmesonden für den neuen Leica-Hauptsitz in Wetzlar

Im Mai 2014 wurde, nach mehrjähriger Planungs- und Bauzeit, der neue Hauptsitz der Leica Camera AG in Wetzlar eröffnet, in dem rund 700 Menschen in Produktion, Verwaltung, Akademie und Customer Care arbeiten. Die Wärm- eund Kälteversorgung beruht wesentlich auf einer Geothermieanlage mit zwei Erdwärmesondenfeldern von 50 bzw. 30 Sonden.
Autoren: Dr. Erich Mands, Dr. Burkhard Sanner, Marc Sauer ,Edgar Grundmann (UBeG Dr. Erich Mands & Dipl. Geol. Marc Sauer GbR)


Innovation über und unter der Erde – das Geothermienetz am Standort der Behringwerke Marburg

Der Standort der Behringwerke in Marburg verfügt über eine maßgeschneiderte Infrastruktur für pharmazeutische, biotechnologische, medizintechnische und artverwandte Aktivitäten. Dazu gehört unter anderem eine hochverfügbare Energie- und Medienversorgung. Um diese weiter auszubauen, bedarf es vielfältiger Optimierungsschritte, dabei spielt die Nutzung der Geothermie für Heizung und Kühlung eine wesentliche Rolle. So wurden in den letzten Jahren auf engem Raum mehrere große und bis weit über 200 m tiefe Geothermieanlagen errichtet. Die Interaktion der einzelnen Systeme und die hoch anspruchsvollen, auf kleinstem Raum variierenden Untergrundverhältnisse machten hier den Aufbau eines komplexen und weiträumigen 3D-Untergrundmodells erforderlich, mit dem geothermische Systeme perfekt aufeinander abgestimmt und zukünftige Planungen optimiert werden können.
Autoren: Marcus Richter (HGC Hydro-Geo-Consult GmbH), Thorsten Horn (Ingenieurbüro Horn)


Selbsttätige pumpenlose CO2-Erdwärmerohre

Im Fokus des Beitrags stehen Theorie und Auslegung der am FKW Hannover entwickelten CO2-Erdwärmerohre und ihre Vermessung sowie Versuchsergebnisse. In vier aufeinander aufbauenden Forschungsvorhaben konnte insbesondere die erreichbare Wärmeentzugsleistung erheblich erhöht werden.
Autoren: Prof. Dr. Dr. h.c. Horst Kruse, Hans Rüssmann, Sebastian Glawon (FKW – Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH)


Geothermie für Wohngebäude in Rotenburg und Celle

2014 erwarb die Deutsche Geothermische Immobilien P 1 GmbH ein Immobilienportfolio in Rotenburg (Wümme) und Celle. In Rotenburg handelt es sich um 20 Gebäude mit 112 Wohneinheiten und in Celle um 52 Gebäude mit 270 Wohneinheiten. Nach dem Ausbau der Dachgeschosse sind insgesamt 509 Wohneinheiten mittels oberflächennaher Geothermie zu beheizen bzw. mit Warmwasser zu versorgen. Hierzu werden in Rotenburg 14 Wärmepumpen und 72 Bohrungen à 100 m installiert. In Celle sind es 38 Wärmepumpen und 186 Bohrungen à 100 m.
Autoren: Martin Inden (En-Go Energetische Gebäudeoptimierung), Frank Hermes (Otto Schubert GmbH), Thomas Popp (Fischer Spezialbaustoffe GmbH)


Erdwärme für Uhrenmanufaktur in Glashütte

Für einen zweiteiligen Erweiterungsbau auf dem Firmengelände entschieden sich die Verantwortlichen der traditionsreichen Uhrenmanufaktur A. Lange & Söhne in Glashütte frühzeitig für die Nutzung von Erdwärme. Die umfangreichen Heiz- und Klimatisierungsanforderungen wird eine leistungsfähige erdgekoppelte Wärmepumpenanlage abdecken. Beschrieben werden insbesondere die Anforderungen an die Bohrarbeiten – es waren insgesamt 55 Bohrungen à 125 m niederzubringen. Eingebaut wurden Doppel-U-Erdwärmesonden aus PE 100 RC.
Autoren: Rüdiger Grimm, Markus Hochstein (geoENERGIE Konzept GmbH)


Beyond Petroleum – Wärmenutzung aus stillgelegten Erdölbohrungen

Im südpfälzischen Landau befindet sich das größte Erdölfeld im Oberrheingraben. Seit 1955 fördert Wintershall hier den wertvollen Rohstoff. Aus Tiefen von bis zu 1.800 m wurden bis heute 4,4 Millionen Tonnen Rohöl gefördert. In den vergangenen Jahrzehnten wurden rund 200 Bohrungen abgeteuft, von denen noch rund 70 in Betrieb sind. Nicht mehr ergiebige Bohrungen sollen in Zukunft für die Erdwärmegewinnung zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Vorgestellt werden zwei Projekte, umgesetzt in Kooperation zwischen der EnergieSüdwest und Wintershall. Im ersten Projekt kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz, die Wärme für ein Freizeitbad liefert. In einem zweiten Projekt wird ein Autohaus direkt mit Wärme aus 800 m Teufe versorgt.
Autoren: Bernhard Mertel, Dennis Körper (EnergieSüdwest Projektentwicklung GmbH)


Weltweite Strategien zur Absicherung des Fündigkeitsrisikos

In vielen für die tiefengeothermische Energiegewinnung geeigneten Weltregionen versucht die jeweilige öffentliche Hand, das Fündigkeitsrisiko wegen dort fehlender privatwirtschaftlicher Versicherungslösungen durch öffentliche Absicherungs- und Förderprogramme zu mindern. Insbesondere in Südamerika und Ostafrika bestehen hervorragende Ressourcen, die aufgrund der nicht genau prognostizierbaren Fündigkeit noch nicht erschlossen werden konnten. Aufbauend auf der Erfahrung in Deutschland im Rahmen der Grundlagenermittlung zur entsprechenden öffentlichen Fündigkeitsrisikoabsicherung und den Erkenntnissen aus der laufenden Unterstützung der „Geothermal Risk Mitigation Facility“ für die Energiemärkte in Ostafrika wird eine Auswahl aktuell vorhandener Lösungen vorgestellt. Die Beratungs- und Prüfungsgesellschaft Rödl & Partner erarbeitet im Auftrag der Corporación Andina de Fomento (Lateinamerikanische Entwicklungsbank) die Grundlagen für einen möglichen Förderfonds, um Anreize für Investitionen in Südamerika zu schaffen.
Autoren: Maria Ueltzen, Benjamin Richter, Kai Imolauer (Rödl & Partner)

Entwicklung eines Diagnose- und Überwachungssystems für Spülpumpen – ein Beitrag zur Risiko- und Kostenminimierung von Tiefbohrungen

Durch die Installation geeigneter Sensorik an Spülpumpen von Tiefbohranlagen ist es möglich, Schäden an ausgewählten Komponenten, insbesondere den Ventilen, automatisiert zu erkennen. Die Integration in ein Gesamtüberwachungssystem ermöglicht die optimale Wartung und Instandhaltung und leistet darüber hinaus einen Beitrag zur Risiko- und Kostenminimierung von Tiefbohrungen durch die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit.
Autoren: Frederic Seng (Herrenknecht AG), Benedikt Schreiber, Dr. Nicolas Alt (Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg)


Energiewende hoch 2: Der Wärmeverbund der Tiefengeothermie-Gemeinden Grünwald und Unterhaching im Landkreis München

Tiefengeothermie zur Wärmeversorgung von Haushalten und Unternehmen nutzen im Landkreis München zahlreiche Gemeinden. In der Nutzung der Tiefengeothermie zur Wärme- und Stromversorgung sind die beiden Nachbargemeinden Unterhaching und Grünwald Vorreiter. Nur folgerichtig machen diese beiden gemeinsame Sache, im Wärmeverbund der zu 100 Prozent kommunalen Geothermie-Projekte von Erdwärme Grünwald und Geothermie Unterhaching – eine nachhaltige Konstellation über Gemeindegrenzen hinweg.
Autoren: Andreas Lederle (Erdwärme Grünwald GmbH), Wolfgang Geisinger (Geothermie Unterhaching GmbH & Co KG)


„Performance Drilling“ am Beispiel des kommunalen Geothermieprojekts Unterföhring

Um die am Standort besonders günstigen Voraussetzungen zur Erschließung von Erdwärme zu nutzen, hat die Gemeinde Unterföhring im Nordosten von München vor rund zehn Jahren die Weichen für die kommunale Fernwärmeversorgung mittels hydrothermaler Geothermie gestellt. Nach zwei im Jahr 2009 abgeschlossenen Bohrungen konnte Mitte Juli 2014 mit der vierten Bohrung die erste hydrothermale Doppeldublette in Deutschland errichtet werden. Am Beispiel der Geothermiebohrungen Unterföhring Th3 und Th4 werden die Grundlagen aufgezeigt, die ein schnelles, risikominimiertes und letztendlich kostengünstiges Tiefbohren im bayerischen Molassebecken ermöglichen.
Autoren: David Lentsch, Dr. Franz Böhm, Dr. Klaus Dorsch, Dr. Achim Schubert (Erdwerk GmbH)


Analyse des Struktur- und Spannungsfeldes zur Prognose von Bohrungsproduktivitäten

Aktuell wird das BMU-geförderte Forschungsprojekt: „Parametrisierung von Fazies, Diagenese des Struktur- und Spannungsfeldes sowie Optimierung der Testabläufe im Malm als Verfahren zur Verringerung des Erfolgsrisikos“ realisiert, wobei ein Projektpaket mit der „Analyse des Struktur- und Spannungsfeldes zur Prognose von Bohrungsproduktivitäten“ befasst ist. Dieses Projekt ist im Molassebecken angesiedelt. Störungen und Klüfte bilden sich in Gesteinen aus, gesteuert durch ihre gesteinsspezifischen Eigenschaften und durch das im Zuge der Erdgeschichte veränderliche Spannungsfeld. Die Ausbildung der Störungssysteme, ihre tektonische und petrografische Entwicklung sind u. a. durch das Dilatations- und Scherungsverhalten sowie das Migrationsverhalten von Tiefenwässern charakterisiert. Die Verhältnisse und Bedingungen unterscheiden sich im Molassebecken, Norddeutschen Becken und sogar innerhalb der einzelnen Systeme. Dabei ist das Verständnis der Systeme wichtig für die Prognose des hydraulischen Einflusses von Störungen ebenso wie zur Prognose seismischer Aktivitäten.
Autoren: Dr. Markus Wolfgramm, Ingmar Budach (Geothermie Neubrandenburg GmbH), Prof. Dr. Inga Moeck (Helmholtz Zentrum Potsdam GFZ / Technische Universität München)


Unterschiede im Genehmigungsverfahren von Geothermie-Kraftwerken in Deutschland und der Schweiz

Infolge des Beschlusses des Schweizer Bundesrates im Mai 2011, veraltete Kernkraftwerke nicht durch neue zu ersetzen, soll die Geothermie in der Schweiz einen wesentlichen Beitrag zur geplanten Energiewende leisten. Für deutsche Unternehmen ist bei der Planung und Durchführung von Geothermie-Projekten in der Schweiz wichtig, die Unterschiede und Abläufe der entsprechenden Genehmigungsverfahren zu kennen.
Autoren: Ulrich Martin (gec-co GmbH), Olivier Zingg (Geo-Energie Suisse AG)