Was ist in der Planung zu beachten?
Bei der Planung oberflächennaher Geothermie muss zunächst der Energiebedarf des Gebäudes errechnet werden, demgegenüber steht das geothermische Nutzungspotenzial und zwar des jeweiligen Standortes. Dieses basiert auf Informationen zu den spezifischen lithologischen, hydrogeologischen sowie klimatischen Bedingungen. Darauf basierend kann geklärt werden, ob aus dem Grundwasser oder dem Erdreich Wärme gewonnen werden kann und in der Folge welche Anlage grundsätzlich in Frage kommt (siehe dazu Haslinger, E.; Niederbrucker, R., 2017).
Im Technologieleitfaden Erdwärme findet sich eine detaillierte Darstellung der Planung von Erdwärmeheizungs- und -kühlanlagen.
„Beim Bau von Erdwärmesondenfeldern ist die Kenntnis der (hydro)geologischen und thermischen Eigenschaften des Untergrunds von zentraler Bedeutung, um eine optimale Auslegung der Sonden hinsichtlich Anzahl, Länge und Abstand zu gewährleisten. Neben einem (hydro)geologisch-geotechnischen Gutachten zur Bestimmung des Aufbaus des Untergrunds und dessen thermischer Parameter ist eine Simulation des thermischen Verhaltens von Untergrund und Sonden ratsam. Oft wird dies auch von der Behörde vorgeschrieben. Bei Erdwärmesondenfeldern ist die Errichtung einer Testsonde zur Durchführung eines so genannten Thermal Response Tests (TRT) ratsam.“ (Haslinger, E.; Niederbrucker, R., 2017: 13).
„Falls Grundwasser führende Schichten angetroffen wurden, ist der Wasserstand, die Durchlässigkeit sowie bautechnisch wichtige hydrochemische Parameter (sulfatbeständige Materialien) zu ermitteln. Außerdem sollten die thermischen Eigenschaften des Untergrundes in ausgewählten Erdsonden mittels Thermal-Response-Tests [...] sowie die Temperaturen im Erdreich erfasst werden. Entscheidend sind ebenfalls die klimatischen Verhältnisse vor Ort.
Von Erdwärmesondenfeldern, insbesondere wenn sie sich in Grundwasserleitern beenden und auch zur Einspeisung von Wärme oder Kälte in den Untergrund genutzt werden [...], können beträchtliche thermische Auswirkung mit signikanten Kälte- und Wärmefahnen resultieren. Die dadurch hervorgerufenen Temperaturänderungen können zu lokalen chemischen und biologischen Veränderungen führen. Beispielsweise kann es bei einer signikanten Temperaturzunahme zu einer Erhöhung der bakteriellen Aktivität im Untergrund kommen, die durch weitergehende Abbau- und Umwandlungsprozesse im Grundwasserraum zusätzlich eine Veränderung der Hydrochemie bewirken kann. Auch können Unterdimensionierungen von einem Sondenfeld im Grundwasser zu so genannten Eisbarrieren führen.
Die Wärmespeicherung im Grundwasser kann zu Veränderungen der geochemischen Eigenschaften des Untergrundes durch Veränderung der Lösungsgleichgewichte der mineralischen Komponenten führen. Dadurch können Minerale ausfallen, andere verstärkt in Lösung gehen. Verstärkte Ausfällungen treten dann auf, wenn zusätzlich Sauerstoff ins Wasser gelangt.“ (Stober, I.; Bucher, K.; 2020: 123)
Im Kurs Plus-Energie-Quartiere: Praxisbeispiele, in den Wochen 1 und 2, können Sie die Entwicklung des Energiekonzeptes für das Quartier „Pilzgasse“ in Wien nachlesen, bei dem auch eine Erdwärmenutzung sowie ein Erdspeicher Teil der Variantenentwicklung waren.
Beispiel Staufen (Breisgau)
Das Beispiel Staufen zeigt sehr deutlich, die Notwendigkeit einer sorgsamen und genauen Vorbereitung auch bei einer oberflächennahen Geothermienutzung:
In Staufen (Breisgau) traten im Jahr 2008 nach dem Abteufen mehrerer Erdwärmesonden (mit je ca. 140 m Tiefe), zur Beheizung unter anderem des Rathauses, erhebliche Schäden an den Gebäuden der Stadt. Die Ursache war das Eindringen von Wasser in eine Anhydrit Schicht (wasserfreier, dehydrierter Gips). Die Folge war eine Umwandlung von Anhydrit in Gips die zu einer Volumenzunahme führte und dementsprechend zu Hebungen, die bis zu 20 cm betrugen, wodurch Risse in etwa 200 Gebäuden entstanden. Zurückzuführen war dieser Schaden unter anderem auf eine „ungenügende geologische Recherchen und zu große Bohrneigung durch "preiswerte Bohrungen" (Kosteneinsparungen). (siehe Bundesverband Geothermie e.V.)
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Texte: Autor_innen des Lernfelds/ Fallbeispiel/ Kurswoche, Erscheinungsjahr, Titel des Lernfelds/ Fallbeispiel/ Kurswoche. Hrsg.: e-genius – Initiative offene Bildung, www.e-genius.at”
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