Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Optimierter Betrieb von mitteltiefen Erdwärmesonden

Zur Deckung des kommunalen Wärmebedarfs erscheint das Temperaturniveau der mitteltiefen Erdwärme ideal passend. Eine zentrale Rolle für den Erfolg von Projekten der mitteltiefen bis tiefen Geothermie spielen neben Fragen des Standortes und der Lagerstättenauswahl insbesondere auch die Sicherheit und Langlebigkeit der Anlagen. Aufgrund vielfältiger zu berücksichtigender Einflussfaktoren ergibt sich die Notwendigkeit von dezentralen, auf die jeweiligen Gegebenheiten vor Ort abgestimmte Lösungen.

Als flexible und von Kenntnissen des geologischen Untergrundes weitgehend unabhängige Lösung wurde das Potenzial der mitteltiefen Erdwärmesonde bislang weder systematisch untersucht noch genutzt. Neben dem klassischen Zwangsumlaufprinzip einer koaxialen Sonde besteht die Möglichkeit, eine auf dem Thermosyphon-Prinzip beruhende Lösung zu implementieren.

Das übergreifende Ziel ist die Entwicklung eines integrativen Konzeptes für mitteltiefe Erdwärmesonden unter Ausnutzung der Verdampfungsenthalpie, die sich wirtschaftlich und technisch in die Wärmeversorgung von kleineren Kommunen und Industrieparks einbinden lassen. Die praktische Umsetzung obliegt nahezu ausschließlich kmU. Dabei ist die disziplinübergreifende Zusammenarbeit aus den Bereichen der kommunalen Wärmeversorgung, der Untertage-Energiesysteme, der Tiefbohrtechnik einschließlich Komplettierung sowie der Strömungsmechanik und Wärmeübertragung notwendig.

Zur Erstellung der Bohrung kommen innovative Verfahren zum Einsatz, die im Rahmen des Vorhabens auf einem beim Antragssteller vorhandenen Teststand erprobt werden. Neben einem mit Spülung betriebenen Bohrhammer, soll ein virtueller Downholesensor eingesetzt werden. Zur Optimierung des Wärmedurchganges werden Berechnungen der Strömung und Temperaturen im Thermosyphon und bohrlochnahen Bereich durchgeführt. Vorhandene Modelle und Verfahren werden in diesem Vorhaben weiterentwickelt und können nach Projektende auf weitere Technikbereiche übertragen werden.