Nutzung von Grubenwasser zur Wärmegewinnung
Nutzung von Grubenwasser zur Wärmegewinnung
Bohrung für eine Erdwärmesonde
Bohrungen zur Nutzung von warmen Grubenwasser in Schlema © Foto: Silvio klenner
24.01.2006 Notwendige Aktivitäten der Ökopark GmbH im Auftrag der Gemeindeverwaltung Bad Schlema zur Unterstützung bei der Errichtung einer Monovalenten Wärmepumpenheizung unter Nutzung des warmen Flutungswassers der tagesnahen gefluteten Wismut-Grubenbaue zur Beheizung eines Eigenheimes mit Schwimmbad im Projekt Leon.
1. Ausgangssituation:
Bei dem Projekt Leon ist geplant einen unter dem Baugrundstück liegenden gefluteten Grubenbau anzubohren und die Erdwärmesonden im Bohrloch und im Grubenbau in das dort vorhandene voraussichtlich ca. 25° C warme Grubenwasser einzubringen.
Die Firste des anzubohrenden Grubenbaues liegt 98,5 m (ca. 275 m NN) unter den übertägigen Bohransatzpunkten (ca. 373,5 m NN) auf der -60 m Sohle.
Die Zustimmung der Wismut GmbH zum Anbohren des Grubenbaues und der Nutzung des Wärmepotentials vom Grubenwasser wurde vom Bauherrn eingeholt.
Die Wasserrechtliche Erlaubnis wurde mit Bescheid des LRA Aue-Schwarzenberg bei Einbeziehung des Sächsischen Oberbergamtes vom 15.09.2005 erteilt.
Von der Ökopark GmbH wurde der Bohrbeginn dem Sächsischen Oberbergamt mitgeteilt.
Von einer höheren Effizienz der geplanten Anlage, als bei herkömmlichen vergleichbaren Wärmepumpenheizungen mit Erdwärmesonden, wird ausgegangen, da die Sonden zwischen ca. 10 und 40 % (in Abhängigkeit vom Flutungsstand) ihrer Teufe in ein deutlich höheres Temperaturniveau gebracht werden, als unter üblichen geothermalen Verhältnissen (sonst bis 10° C gegenüber erwarteten 25° C)
Es wird von einem schnelleren “Nachströmen” der Wärmeenergie aus dem Grubenwasser bei Wärmeentzug durch die Sonden im Grubenwasser als bei Sonden im massiven Gebirge ausgegangen, da ein direkter zügiger Austausch des Flutungswassers zum nahezu unbegrenzten Flutungshohlraum angenommen wird.
Der Hohlraum zwischen Sonden und Bohrlochwandung soll bei den max. 99 m tiefen Bohrlöchern dabei nur bis auf eine Teufe von ca. 60 m (ca. 313,5 m NN) mit Bentonit verpresst werden, um eine zusätzliche Kontaktstrecke der eingebauten Sonden zum warmen Grubenwasser in Abhängigkeit vom Flutungsstand von bis ca. 40 m zu erhalten. Zusätzlich ist zur Vermeidung eines Luftpolsters während des pendelnden Flutungsstandes im Bohrloch eine Entlüftungssonde zwischen offenem Bohrloch und übertage vorzusehen.
Es ist möglich, daß nicht alle 4 Sonden den Grubenbau treffen werden. Während der Ausführung ist in Abhängigkeit vom Durchschlag zum Grubengebäude die jeweilige Bohrlochausbaukonstruktion festzulegen.
Die Vorbereitungs-, Bohr- und Installationsarbeiten sowie der Betrieb der Anlage und die Erfassung der erforderlichen Daten sollen ingenieurtechnisch begleitet werden.
Die Errichtung und regelmäßige Überprüfung der Anlage durch eine fachkundige Person wird durch einen Wartungsvertrag mit der Fa. Seifert GmbH sichergestellt.
Der tatsächliche wirtschaftliche Effekt soll nach Fertigstellung der Anlage ermittelt werden.
Der geplante ökonomische Effekt für künftige Bauvorhaben besteht vor allem darin, dass in Anbetracht der vorhandenen Wärmequelle bei größeren Bauvorhaben die Arbeitszahl der Wärmepumpe wesentlich erhöht und damit die Anzahl der erforderlichen Bohrmeter reduziert werden kann, d. h. eine kurzfristigere Amortisation von Wärmepumpenanlagen im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen durch die Senkung der Betriebskosten und Investitionen erreicht wird.
Hervorzuheben wäre bei positivem Ausgang dieses Anwendungsfalles die Beispielwirkung für eine Anwendung bei einer großen Anzahl von vorhandenen und neu zu errichtenden Einfamilienhäusern sowie Gewerbeeinrichtungen in den das untertägige Grubengebäude überdeckenden Gebieten in Bad Schlema.
2. Bearbeitungsschwerpunkte
2.1 Erörterung der geologischen Bedingungen in Vorbereitung der Bohrarbeiten und zu erwartender Bohrlochabweichungen.
2.2 Ermittlung des günstigsten Bohrlochansatzpunktes in Auswertung des möglichen Stömungsverhaltens im Grubengebäude und der Grubenbaugeometrie.
2.3 Erörterung des Bohrlochaus- und -einbaus in Abhängigkeit der geomechanichen Bedingungen am Durchbohrpunkt zum Grubenbau und der günstigsten wärmetechnischen Bedingungen bei der Übertragung des Wärmepotentials vom Grubenwasser in den sekundären Wärmekreislauf in den Sonden.
2.4 Begleitung der Bohrarbeiten einschließlich Ermittlung der Bohrlochabweichungen (Inklinometermessungen) und des Bohrlochzustandes (Fotosondierung) unter Einbeziehung von NAN, die von der Ökopark GmbH zu beauftragen sind. Ableitung von Schlussfolgerungen für die Punkte 2.2 und 2.3.
2.5 Begleitung zur Erfassung der Grubenwasserbedingungen im angebohrten Grubengebäude unter Einbeziehung von NAN, die von der Ökopark GmbH zu beauftragen sind. Ableitung für die späteren wärmetechnischen Aussagen.
2.6 Vorschlag von Maßnahmen zur Begleitung der Grubenwasserbedingungen im angebohrten Grubengebäude während des Wärmeentzuges unter Einbeziehung von NAN, die von der Ökopark GmbH zu beauftragen sind. Ableitung für die späteren wärmetechnischen Aussagen.
2.6 Begleitung zur Auswertung der wärmetechnischen Effekte und Ermittlung der wirtschaftlichen Aussagen für das Gesamtvorhaben. Ermittlung von Schlussfolgerungen für ähnliche Anwendungsfälle.
© Dr. Rudolf Daenecke
Am Kurpark 5
08301 Bad Schlema
Tel.: 03772371885, Fax: 03772371887
e-Mail: rudolf.daenecke@t-online.de
Veröffentlichung auf Nachfrage!
Siehe auch den Artikel: Wärmegewinnung mit Flutungswasser in Schlema
______________________________________________________________________
