QEWS II

04/2016 – 03/2020 (4 Jahre)

490.000 EUR

Die Erdwärmesonden-Technik wird heute in großem Umfang als Wärmequelle für erdgekoppelte Wärmepumpen zum Heizen, als Wärmesenke zur Kühlung und als Wärmespeicher zum Heizen oder zum kombinierten Heizen und Kühlen eingesetzt. Mit dieser großen Bandbreite an Anwendungen und der hohen Flexibilität kann die oberflächennahe Geothermie einen wichtigen Beitrag zur Energiewende liefern.

Aufgrund des Eingriffs in den Untergrund und den sich daraus ergebenden möglichen Folgen für Grundwasser und Boden ist sowohl bei der Planung und beim Bau als auch beim Betrieb geothermischer Anlagen besondere Sorgfalt geboten. Qualitätssicherung in allen Phasen des Anlagenbaus von der Planung bis zur Inbetriebnahme als auch während des Betriebs ist deshalb von besonderer Bedeutung.

Daher werden im Rahmen dieses Vorhabens zentrale Aspekte davon sowohl aus technischer, als auch aus ökologischer und ökonomischer Sicht bearbeitet.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

• Steinbeis Forschungsinstitut Solites
• Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern)
• Hochschule Biberach – Institut für Gebäude- und Energiesysteme (IGE)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW)
• European Institute for Energy Research (EIFER)
• enOware GmbH
• Burkhardt Geologische und Hydrologische Bohrungen GmbH & Co.KG

Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, wesentliche Fragestellungen zu Erdwämesonden zu untersuchen, welche in der Vergangenheit als Ursache für Probleme bis hin zu massiven Schadensfällen identifiziert wurden, um anschließend Lösungen dafür zu entwickeln.

Das Verbundforschungsvorhaben gliedert sich in sechs Teilprojekte mit Themenschwerpunkten, die von den Projektpartnern in unterschiedlicher Zusammenstellung bearbeitet werden.

In dem von Solites zu erarbeiteten Arbeitspunkt werden zum einen grundlegende Erkenntnisse zur Fehlstellenentstehung im Hinterfüllmaterial in Erdwärmesondenbohrungen aufgezeigt sowie verfahrenstechnische Methoden zur Verbesserung der Verfüllqualität auf ihre Eignung hin untersucht.

Zentrale Aspekte sind hierbei die Untersuchungen der Auswirkungen von Druck und Filtrationsvorgängen auf die Zusammensetzung des Baustoffs im Bohrloch. Außerdem wird untersucht, ob ein Verfahren zur Verdichtung der Bohrlochverfüllung ähnlich der Rütteltechnik bei Beton zu einer Verbesserung der Verfüllqualität führen kann.

Auf Basis des vertieften Verständnisses des Verfüll- und Aushärtevorgangs und der im Projekt hierzu gewonnenen experimentellen Daten werden erste numerische Simulationsmodelle zur Nachbildung des Verfüll- und Aushärtevorgangs von Erdwärmesonden entwickelt und aufgebaut.

Die aus der Betontechnologie bekannten Rütteltechnik konnte keine signifikante Verbesserung der Hinterfüllqualität bewirken.

Derzeit wird untersucht, welche Auswirkungen Filtrationsprozesse im Bohrloch auf die Qualität der Verfüllung haben. Es wird der Frage nachgegangen, ob eine Wasserabgabe zu einer Reduzierung von Fehlstellen beiträgt (siehe Projekt EWS-tech) oder sich aufgrund des Volumenverlustes vermehrt unverfüllte Bereiche bilden.