Wie alles zusammenhängt- eine Mindmap

Alle diese Pfeile stellen nur die wichtigeren Zusammenhänge zwischen den einzelnen Faktoren da. Es sind nur die meiner Meinung nach wesentlichen Faktoren aufgeführt.
Diese einzelnen Beziehungen nun nach Wichtigkeit zu sortieren und am Ende ein verlässliches Produkt für den Kunden zu erhalten, mit dem optimalen Gewinn für die eigene Firma stellt die große Herausforderung dar, der wir uns mit dieser innovativen Technik stellen müssen.

Kennwerte für Bauherren und Planer

1x1000m = 150kW oder 3000MWh/a

Diese Zahl gilt für ein einzelnes Objekt unter typischen geologischen Bedingungen im norddeutschen Becken.

Förderung 1000m:
rund 250.000€
gesamt Netto: rund 310.000€
Es bleiben also 60000€ Eigeninvestition des AG zzgl. MwSt was einem Preis pro kW von 400€ entspricht.
In dieser Rechnung ist die Wärmepumpe noch nicht vorhanden! Diese ist außerdem im Neubau meines Wissen nach nicht mehr förderfähig.

Quellen:
Earth Energy Designer 3.13 (EED)
kfw Förderprogramm Tiefengeothermie

Nettebad Osnabrück - Status und Herausforderungen

Erdwärmenutzung im Osnabrücker Nettebad

26.08.11

Die Stadtwerke Osnabrück planen das erste mitteltiefe Geothermie-Projekt in Nordwestdeutschland um das Nettebad zu beheizen.

Die Stadtwerke Osnabrück wollen für die Geothermie-Nutzung eine mitteltiefe Erdwärmesonde zum Einsatz bringen. Dabei soll ein 20 cm dickes Rohr in 850 Meter Tiefe verbracht werden. Über das äußere Rohr wird Wasser nach unten gepumpt. Das erwärmte Wasser wird durch das innere isolierte Rohr zurück an die Erdoberfläche gefördert und mittels einer Wärmepumpe auf das notwendige Temperaturniveau angehoben, bevor es in das Wärmenetz des Nettebades eingespeist wird. „Dabei handelt es sich um ein geschlossenes ‚Rohr in Rohr’-System, bei dem keine chemischen Substanzen Verwendung finden und auch kein Stoffaustausch mit dem Grundwasser oder dem Gestein stattfindet“, erläuterte Prof. Dr. Dieter Michalzik, Diplom-Geologe und Geschäftsführer der GeoDienste GmbH aus Garbsen. Die Bohrung selber würde nach neuesten technischen Standards durchgeführt. Derzeit laufen letzte Voruntersuchungen.

„Unser Geothermie-Projekt an diesem Standort wäre das erste Vorhaben dieser Art in Nordwestdeutschland“, so Stadtwerke-Vorstandsvorsitzender Manfred Hülsmann. „Geht alles seinen normalen Gang, soll die Bohrung noch in diesem Jahr starten.“

Durch die Geothermie-Sonde sollen 850 Megawattstunden (MWh) Wärme jährlich geliefert werden, was dem Wärmebedarf von ca. 100 modernen Einfamilienhäusern entspricht. „Rund 66 Tonnen CO2 können wir durch die umweltschonende Erdwärmenutzung einsparen“, so Manfred Hülsmann. (va)

Quelle: Stadtwerke Osnabrück

Probleme die ich sehe:
Wenn die KfW-Bank die Definition von "Prototyp" zuspitzt ist dieses Vorhaben nicht förderfähig.
Die Preise der Bohrindustrie werden mit Sicherheit wie üblich alle Erwartungen sprengen.

Hoorterbrunnenbau GmbH - Das Pilotprojekt

Im späten Herbst diesen Jahres soll in diesem bescheidenen Dorf eine 450m tiefe Sonde mit insgesamt 30 kW Entzugsleistung für das neue Bürogebäude entstehen!

Die technischen Daten:
Aussenrohr: 4" Stahl 6m Enden 75 kg pro Stange
Innenrohr: PE 75
Arbeitsmedium: Wasser
Cop: vorraussichtlich > 5
Investitionskosten: 40.000€
davon Material : 20.000€
Förderung: 14.000€

Bohranlage:
Welco Drill 100
7t Hakenlast

Checkliste:
Förderung
Bergrecht
Wasserrecht
Bohrung
Anschluss an die Wärmepumpe

Druckverluste

Der Druckverlust ist ein sehr interessantes Thema, da er die hauptsächlichen Betriebskosten wiederspiegelt und für den COP Wert ( Effizienz der Wärmepumpe ) ausschlaggebend ist da er maßgeblich die benötige Pumpenleistung beeinflusst.
Der Druckverlust wird vor allem beeinflusst von:
- Oberflächenrauigkeit ( PE besser als Stahl da geringer )
- Volumenstrom ( je größer der Volumenstrom desto größer der Duckverlust ( bei doppeltem Volumenstrom ( turbulente Strömung) vierfacher Druckverlust ))
- Länge der Sonde ( natürlich je länger desto höher nicht linear sondern exponentiell )
- Wärmeträgermittel ( Wasser besser als Sole )
- am wichtigsten: Durchmesser von Aussen und Innenrohr ( In den meisten Konfigurationen ist es so, dass das Innenrohr den größten Teil zum Druckverlust beiträgt und daher so groß wie möglich ausgewählt werden sollte ( z.B. PE 75 )


Wir sehen also, dass die Auslegung der Sonde und insbesondere die Auslegung von Aussen- und Innenrohr einen ganz maßgeblichen Einfluss auf die späteren Betriebskosten hat und daher nur von einem absoluten Experten durchgeführt werden sollte.

Es gilt: Je größer desto besser aber da auch die Kosten stark steigen und bei Überdimensionierung die Gefahr energetisch ungünstiger laminarer Strömung besonders im äußeren Ringraum besteht, sollte die Größe wohl bedacht sein.

Kohle Knete Moneten Bares Mäuse Riesen -> Förderung

Vorteile und Nachteile gegenüber Oberflächennaher Geothermie

Vorteile:
- Hohe Entzugsleistung pro Meter
        - diese kommen durch die geringere Anzahl an benötigten Sonden und die damit geringer werdende gegenseitige Beeinflussung zustande und außerdem durch den größeren Temperaturunterschied delta T zum umgebenden Gestein - dieser Fakt vergrößert den Wärmenachfluss und damit die Effizienz
- höherer Wirkungsgrad durch höhere Quelleneingangstemperatur im Grundlastbetrieb
- höherer Wirkungsgrad durch bessere Strömungseigenschaften der nun möglich gewordenen Sole Wasser
- Sonden mit Edelstahlcasing ( Aussenrohr ) und großem Durchmesser verbessern die mögliche Entzugsleistung weiter
- Förderung 300.000€ möglich für Vergleichsweise kleine Anlagen
        - Link
- geringer Platzbedarf ( besonderer Vorteil im städtischen Bereich )
- Im Vergleich braucht man relativ wenig Bohr und Installationszeit um dem Erdreich eine Vergleichsweise große Leistung abzuringen
- Im Vergleich zur Bohrindurstrie und Tiefengeothermie kleiner Bohrdurchmesser von 200-250mm
- Imagegewinn für Bauherren ( Grüne Investition moderne Technik usw )

Nachteile:
- man kommt mit der Bohranlage nicht mehr durch "fast jedes" Gartentor sondern nurnoch durch die PKW-Einfahrt!
- noch eingeschränkter einsetzbar als Oberflächennahe Geothermie da 3 Faktoren genehmigt werden müssen:
         - Förderung ( außerdem muss diese mind. ein halbes Jahr im vorraus von der Hausbank beantragt werden)
         - Wasserrechtliche Erlaubnis
         - Bergrechtliche Erlaubnis ( ggfs. Haupbetriebsplan )
- Es muss mind. 3 Arbeitstage im Schichtbetrieb auch Nachts gebohrt werden, da es technisch nicht anders realisierbar ist ( geeignete Lärmschutzmaßnahmen stehen zur Verfügung )
- nur ein sehr eingeschränkter Kreis von Bohrunternehmern ist in der Lage ein solches Vorhaben umzusetzen und vor allem haben nur sehr wenige auch ein Interesse daran -> Hoher Preis ( Hoorterbrunnenbau GmbH ist da für Norddeutschland nur zu empfehlen )
- Ängste in der Bevölkerung ( dagegen kann man allerdings mithilfe von Informationen und Tagen der offenen Tür etwas tun )


Falls sie ihre Wissbegierde weiter mit spannenden Informationen strapazieren wollen checken sie doch mal die Facebook Seite mitteltiefe Geothermie oder eine der Quellseiten.

Die Idee

Grundlage:
Tiefe Erdwärmesonden in > 400m Tiefe
http://www.hlug.de/start/geologie/erdwaerme-geothermie/tiefe-geothermie/projekte-erdwaermesonde-heubach/mitteltiefe-erdwaermesonde-heubach.html

Oberflächennahe Geothermie ist ausgereift und am Markt voll etabliert.

Die Überlegung tiefere Sonden zu verbauen liegt vor allem in folgenden Vorteilen begründet:
- hohe Entzugsleistung pro Meter im Vergleich zu flachen Anlagen ( wie diese zustande kommen darauf werde ich noch einmal besonders eingehen )
- bis zu 80% Förderung der Nettokosten
    - nach mehreren Gesprächen mit der zuständigen KfW-Bank ist ersichtlich, dass diese Förderung auch wirklich gewährt wird
- moderate Bohrkosten im Kosten / Nutzen Verhältnis



Links um sich Grundlagen anzueignen:
http://www.hlug.de/start/geologie/erdwaerme-geothermie/tiefe-geothermie/projekte-erdwaermesonde-heubach/mitteltiefe-erdwaermesonde-heubach.html
http://tiefegeothermie.de/index.php?id=187
http://tiefegeothermie.de/index.php?id=49&tx_ttnews[pointer]=1&tx_ttnews[tt_news]=814&tx_ttnews[backPid]=48&cHash=f9efcea34d

Quellen

Folgende:
tiefegeothermie.de
geothermie-nachrichten.de
geothermie.de

Erfahrungen in diversen Ingenieurbüros, im väterlichen Bohrbetrieb und an der Universität

IGC Freiburg 2011
Celle Drilling
Brunnenbauertage uvm