Langzeitverhalten geothermischer Anlagen in Sachsen

Projektlaufzeit

05/2016 – 02/2017

Projektpartner

GeoENERGIE Konzept GmbH

GiGa infosystems GmbH

Projektziele

• Bewertung des zeitlichen thermischen Verhaltens von eng benachbarten Erdwärmeanlagen im Untergrund
• Beurteilung des Einflusses unterschiedlicher geologisch-hydrogeologischer Verhältnisse auf das Temperaturverhalten während des Anlagenbetriebes
• Vergleich und Bewertung verschiedener Softwareprodukte zur Dimensionierung realer Erdwärmeanlagen
• Erarbeitung eines Konzeptes für ein interaktives, web-basiertes Tool zum Qualitätsmanagement bei der Errichtung von Erdwärmeanlagen. Das Tool soll den sächsischen Genehmigungsbehörden dazu dienen, potentielle Nutzungskonflikte (z.B. kritische hydrogeologische oder geologische Bedingungen, Tektonik) zu erkennen.

Projektergebnisse

• Die Betrachtungen wurden für den Festgesteinsstandort Freiberg sowie für den Lockergesteinsstandort Dresden durchgeführt. Für beide Standorte wurde jeweils eine real existierende Referenz-Erdwärmesondenanlage ausgewählt.
• Der Vergleich von drei praxiserprobten Softwareprodukten hat gezeigt, dass zur Dimensionierung von Erdwärmeanlagen das Programm Earth Energy Designer (EED) realistische Ergebnisse liefert. Das Programm EWS ist etwas komplizierter zu handhaben, beruht aber auf vergleichbaren Grundlagen und liefert nahezu identische Ergebnisse. Zur Beschreibung der thermischen Auswirkungen auf die Nachbarschaft ist die Dimensionierung mit numerischen Modellen (hier FEFLOW) die einzig aussagekräftige Möglichkeit.
• Die Modellrechnungen an bestehenden Erdwärmeanlagen belegen, dass der Einfluss von Erdwärmeanlagen auf die Nachbarschaft, bezogen auf die Grundstücksgrenze, in vier Klassen beschrieben werden kann: kein Einfluss (0,0 - 0,5 K), geringer Einfluss (0,5 - 1,0 K), spürbarer Einfluss (1,0 - 2,0 K), kritischer Einfluss (> 2,0 K).Grundsätzliche Unterschiede existieren zwischen Festgestein und Lockergestein mit Grundwasserfluss. Im Festgestein ist der Einfluss radialsymmetrisch um die Bestandsanlage. Der Einfluss ist als gering zu bezeichnen, wenn eine neue Anlage zugebaut wird und steigt mit der Größe neuer Anlagen. Im Lockergestein ist der Einfluss in erster Linie abhängig von der Grundwasserfließrichtung. Zwischen An- und Abstrom zeigen sich hier Temperaturunterschiede von 0,5 K bis 2,0 K. Insofern spielt die Wahl des Sondenstandorts eine bedeutendere Rolle als im Festgestein. Ein kritischer Einfluss (>2,0 K) wurde bei den gewählten Standorten und den beschriebenen Szenarien nicht beobachtet.
• Hinsichtlich der Grenzabstände ist die in den meisten Bundesländern gängige Praxis von 5 m zur Grundstücksgrenze sinnvoll. Ist am Standort mit signifikantem Grundwasserfluss zu rechnen so sind neue Erdwärmeanlagen in erster Linie in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung anzuordnen (quer zur Fließrichtung).
• Es wurde ein Konzept für ein interaktives Tools zum Qualitätsmanagement von Erdwärmenutzungen bezogen auf zwei Nutzergruppen, zum einen als Ampelkarte für den öffentlichen Nutzer und zum anderen als behördeninternes Informationstool von potenziellen Konflikten zur fachlichen Bewertung bei Erdwärmeanzeigen entwickelt.
• Anhand der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse konnten Handlungsempfehlungen bzw. Kriterien zum Aufbau einer Strategie thermischer Erdwärmebewirtschaftung in dicht besiedelten Gebieten gegeben werden.