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Geothermie in öffentlichen Gebäuden- ein positiver Beitrag zur Wärmewende

Dipl.-Ing. Christian Lumm 18.11.2019

Grundlagen zu Geothermie

2Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Wärmepumpen-Prinzip

3Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Prinzipschema

4Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Übersicht Wärmequellensysteme

Erdwärmesonden

5Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Flächenkollektoren Brunnenanlagen

Heizen und Kühlen

• Heizen mit WP im Winter

• Abkühlen des Untergrundes

• Freie Kühlung im Sommer

• Eintrag bzw. Regeneration des Untergrundes

• Amortisationszeit sinkt

• Hocheffizientes System

• Kühlung als „Extra“ dazu

• „Untergrundspeicher“

• Muss nicht extra gebaut werden

6Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Rechtliche Grundlagen

7Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Rechtliche Grundlagen

• Lagerstättengesetz

• alle Bohrungen sind 2 Wochen vor Beginn anzuzeigen

• Mitteilung der Bohrergebnisse

• Bundesberggesetz

• Erdwärme ist ein „bergfreier Bodenschatz“

• Nutzung von Erdwärme in einem Grundstück

• Anzeige von Bohrungen >100m

• Wasserhaushaltsgesetz

• Erdwärmesonden bedürfen grundsätzlich einer wasserrechtlichen Erlaubnis

• Standortaufsuchungsgesetz

• gilt für alle Bohrungen >100m

8Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

LagerstG BBergG

WHG StandAG

Planungsphasen

9Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Planungsphasen orientieren sich an der HOAI

10Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

7 Schritte zur Erdwärme

11Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

möglicher Abbruch, da nicht

machbar

möglicher Abbruch, da ungünstige

Untergrundbedingungen

7 Anlage überwachen

2 Untergrund bewerten

5 Testarbeiten

3 Machbarkeit betrachten

1 Energiebedarf ermitteln

4 Anlage planen

6 Anlage errichten

Praxisbeispiel INeubau Verwaltungsgebäude Königs Wusterhausen

12Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Neubau Verwaltungsgebäude Königs Wusterhausen

• Neubaugebäude und z.T. Sanierung

• Jahresheizbedarf: 155 MWh/a

• Jahreskühlbedarf: 41 MWh/a

• Heizleistung der WP: 44 kW

• 20 Erdwärmesonden á 100m

• Aufgrund einer benachbarten

Geothermieanlage war die Erstellung eines 3D-

Modells notwendig, um die gegenseitige

nachbarschaftliche Beeinflussung zu prüfen

13Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Geothermische Testarbeiten zur Bestimmung der standortabhängigen Untergrundeigenschaften

14Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Ergebnisse des TRT

ungestörte Untergrundtemperatur Tmittel 10,7 °C

effektive Wärmeleitfähigkeit λ* 2,4 W/m,K

thermischer Bohrlochwiderstand Rb 0,08 K/W/m

Sondenlänge (berechnet aus TRT) lTRT 101 m

Dimensionierung der Anlagen mittels Fachsoftware

15Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Unterschiedlicher Anlagenbetrieb Heizen vs. Heizen/Kühlen

• unterschiedlicher Betrieb von

Geothermieanlagen möglich

• ausschließlich Heizen vs.

Heizen/Kühlen

16Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

17Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Herstellung der Erdwärmesonden

18Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Praxisbeispiel IINeu- und Erweiterungsbauten Berliner Schulen

19Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Zahlreiche Projekte in den letzten Jahren

20

Grundschule am Buntzelberg, Berlin

• Jahresheizbedarf: 91 MWh/a

• Heizleistung der WP: 65 kW

• 12 Erdwärmesonden á 99m

• Fläche komplett mit überbaut

21Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Planung und Durchführung des Bauablaufs

• Durchführung der Bohrungen und horizontalen Anbindung

nach Außenfertigstellung Schule

22Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Praxisbeispiel IIISeniorenzentrum Mittenwalde

23Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Seniorenzentrum Mittenwalde

• Jahresheizbedarf: 260 MWh/a

• Heizleistung der WP: 60 kW

• Jahreskühlbedarf: 75 MWh/a

• Kühlleistung (passiv): 90 kW

• 22 Erdwärmesonden á 100m

• Bivalentes System bestehend aus Nahwärme,

Gasbrennwertgerät, Wärmepumpe

24Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Bivalente Wärmeerzeugung

25Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

• Einbindung von Geothermie in komplexe Wärmeerzeugeranlagen möglich

• gezielte Steuerung der Anlagen notwendig

• Monitoring im laufenden Betrieb zum Abgleich von Soll- und Ist-Zustand

Monitoring

• Nachweis über den

korrekten Anlagenbetrieb

über Messung der

Untergrundtemperaturen

im An- und

Abstrombereich des

Geothermiefeldes

26Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Monitoring als wichtiges Messinstrument für den Anlagenbetrieb

27Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

Positives Fazit

28Arbeitskreis Energiemanagement in kleineren Kommunen

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