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Die Professur Geothermische Energiesysteme befasst sich mit der Vielfalt von geothermischen Nutzungskonzepten und Wärmequellenanlagen.

Foto: Professur GES

Forschung

Akzeptanz der Geothermie

  • Energieversorgung (Wärme, Kälte, Strom) von Quartieren (Quartierslösungen), Einbindung von WP, Einbindung von Untergrundspeichern, Oberflächenwassernutzung
  • Energieautarkie – Gebäude bzw. Quartiere der Zukunft

Beispiel: Optimierung geothermischer Kalte Nahwärme Konzepte

Abbildung 1: Bohrvorgang für eine Erdwärmesonde

Abbildung 1: Bohrvorgang für eine Erdwärmesonde

Regenerative Wärme- und Kältegewinnung mittels so genannter „Untiefer Geothermie“ (Kleiner 400 m Teufe) findet in Deutschland zunehmend Anklang im Bereich des privaten Wohnungsbaus ebenso im Industriebau. Im Bereich des privaten Wohnungsbaus erfolgt die Erschließung der Energiequelle meist mittels ein bis zwei Bohrungen, Industriebau mittels einer Vielzahl von Bohrungen. In diese Bohrungen werden Wärmetauscher-Rohre, z.B. in Form von Erdwärmesonden als geschlossenes System eingebunden. Der Standort, die Dimensionierung, die Qualität der Bohrung und des Ausbaus sind dabei die entscheidenden Aspekte hinsichtlich der Effektivität einer solchen Anlage.

Im Bereich des privaten Wohnungsbaus erfolgt die Erschließung der oberflächennahen Geothermie meist über die Errichtung von Sondenanlage für jedes Wohnhaus. D.h. die einzelnen Anlagen werden meist unabhängig voneinander betrachtet und standardmäßig nach VDI 4640 Blatt 2 (Tabelle 2, gültig für Anlagen < 30 KW) ausgelegt. Diese Vorgehensweise ist als kritisch zu bewerten. Zum einen handelt es sich bei einer Vielzahl Erdwärmesondenanlagen in einem Baugebiet nicht mehr um eine Anlage mit einer Leistung < 30 kW. Eine solche Anlage ist vielmehr als Erdwärmesondefeld zu betrachten. Weiterhin führt die Standardauslegung mit Hilfe spezifischer Entzugsleistungen nicht zu einer optimalen Auslegung der Anlage. Für Wohnhausbereiche in Neubaugebieten sind somit kostenoptimierte, effektive und auf die Anforderungen angepasste Erdwärmesondenanlagen anzustreben. Zur Wärmeversorgung von Neubaugebieten über erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen ist angedacht, dies durch ein Kaltes Nahwärmenetz zu realisieren.

Abbildung 1 zeigt beispielhaft den Aufbau eines solchen „Kalten Nahwärmenetzes“. Im Kalten Nahwärmenetz zirkuliert das Wärmeträgermedium direkt aus den Erdwärmesonden. Die Energie aus dem Wärmeträgermedium wird über ein zentrales Bohrfeld, welches an unterschiedlichen Standorten in dem Neubaugebiet untergebracht werden kann, erzeugt. Die in diesem Bohrfeld gewonnene Energie wird über eine Ringleitung zu den einzelnen Verbrauchern geführt. Die Gebäude der einzelnen Verbraucher docken an diese Ringleitung an. Die Wärmepumpen in den jeweiligen Gebäuden werden somit mit dem in den Ringleitungen zirkulierenden Wärmeträgermedium versorgt.

Abbildung 2: Aufbau eines Kalten Nahwärmenetzes

Qualitätssicherung für Erdwärmeanlagen

Derzeitige Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf die Qualitätssicherung bei Planung, Bau und Betrieb von Erdwärmesondenanlagen. Wir erarbeiten Empfehlungen dafür, wie Beeinträchtigungen des Grundwassers zu vermeiden sind und beschreiben neben einer fundierten Planung, die bohrtechnischen Auswirkungen von Georisiken, und was eine Ausführung der Bohr- und Anbindearbeiten nach heutigem Stand der Technik bedeutet. Es geht darum, Kriterien für Eingriffe in Boden und Grundwasser aufzustellen, die Risiken minimieren und eine nachhaltige, natürliche Kreisläufe erhaltende Bewirtschaftung des Untergrundes sicherzustellen.

Verbundprojekt „Energetische Sanierung bei Einfamilienhäusern – Entscheidungsfindung und Verhalten von Hauseigentümern in Bayern“

Ansatzpunkte/ Arbeitsschwerpunkte:

Unterstützung für sozialwissenschaftliche Bearbeitungen und Analysen der Befragungen: „Behaglich gewärmte Wohnräume scheinen zum kostspieligen Luxus zu werden: In nur zehn Jahren, von 2002 bis 2012, sind die Heizkosten in Deutschland um 43 Prozent gestiegen. Die Nebenkosten werden damit für viele zur Belastung. Jeden zehnten Euro ihres Einkommens geben Haushalte bereits für das Heizen aus. Dennoch nutzen Hausbesitzer die Möglichkeiten, durch eine Sanierung dauerhaft Energie zu sparen, noch zu zaghaft: Erst jedes 20. Wohnhaus befindet sich auf dem Stand der modernen Technik, unter den meisten deutschen Dächern wird Energie vergeudet. Zu diesem Fazit kommen Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Wärmeschutz e.V. München (FIW). Die Sanierungsquote im Wohnbereich lässt nach Aussage der Forscher zu wünschen übrig: Nur knapp ein Prozent des Gebäudebestandes werde derzeit pro Jahr saniert – zu wenig, so die Studie“.

Ausgangslage:

  • Sanierungsmarkt ist der wichtigste „Markt“ der SHK-Branche, welche Ziele und Interessen verfolgt dabei die Industrie
  • Themenschwerpunkt der Ausbildungszentren für Energieberater (Recherche zu Schulungsunterlagen, Interviews usw.); Struktur „kommunaler“ Energieagenturen; Leitbild, Finanzierung, Vergleich mit bestehenden Leitfäden z.B. in Baden-Württemberg
  • Kosten-Nutzen-Vergleich; Gewichtung der technischen Anlagen und Investitionen im Vergleich zum energetischen Einsparpotential
  • Welchen Einfluss haben politische Vorgaben, gesetzliche Regelungen, u. a. EEG-Wärmegesetz in Bayern

Ziel:

  • wie kann das Interesse zur Sanierung gesteigert werden! Politische Empfehlungen ableiten!
  • Ausarbeiten einer „Schulungsbroschüre – Sanierungs-Guide“

Kontakt

Professur Geothermische Energiesysteme

Petersgasse 18
94315 Straubing

Leitung

Prof. Dr. Simone Walker-Hertkorn

Tel.: +49 (0) 9421 187-250
Fax: +49 (0) 9421 187-130
E-Mail: s.walker-hertkorn@wz-straubing.de