FH Bielefeld
University of
Applied Sciences

Intelligente Gebäudetechnologien (InteG-F)

Teilziel — Ressourceneffizienz

Optimierung von Erdwärmesonden

Erdwärmesonden sind ein wichtiger Bestandteil zur Versorgung von Zweck- und Wohnimmobilien mit Wärme und Kälte aus dem Untergrund als regenerative Energiequelle. Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie ist die Erdwärme (Geothermie) eine kontinuierlich vorhandene und fast überall verfügbare Ressource. Ein Nachteil sind die vergleichsweise hohen Investitionskosten. Daher schrecken potentielle Nutzer oft vor dem Einsatz von Erdwärme in der eigenen Immobilie zurück. Der größte Teil des anfallenden Mehraufwands [in Vergleich zu einer konventionellen (Erdgas)Heizung] ist dem notwendigen Bohrprozess zuzuschreiben. Eine Verringerung dieser Kosten erhöht die Chancen für den Einsatz von Erdwärme als regenerativer Energiequelle.

Am Campus Minden wird zurzeit mit einer ersten Versuchsanlage die Effizienzsteigerung von Erdwärmesonden durch die größtmögliche Unterbindung des thermischen Kurzschlusses zwischen Vor- und Rücklauf untersucht. Hierfür wird der Rücklauf einer konventionellen Erdwärmesonde durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen gedämmt. Für den direkten Vergleich wird eine unveränderte Sonde installiert. Beide Sondensysteme sind bis auf die Dämmung identisch und werden simultan betrieben.
Neben der Dämmung des Rücklaufs werden im Rahmen der kontinuierlichen Verbesserung von Erdwärmesonden von Seiten der Hersteller zunehmend neuartige Konstruktionskonzepte entwickelt, die durch eine Vergrößerung der Sondenoberfläche bei gleichzeitiger Reduktion der Fließgeschwindigkeit des Sondenfluids eine gesteigerte Energieausbeute je Sondenmeter ermöglichen. Dadurch können Bohrmeter und daraus folgend Bohrkosten eingespart werden.

Im Rahmen des Projekts soll eine weiter veränderte Sonden-konstruktion in Bezug auf strömungstechnische Optimierungen in-Situ untersucht werden. Mit den Erkenntnissen soll eine konkrete Aussage getroffen werden, wieviel leistungsfähiger eine konstruktiv geänderte Sonde gegenüber einer konventionellen Sonde bei gleichen Bohrmetern ist bzw. wie viele Bohrmeter bei der Verwendung einer verbesserten Sonde eingespart werden können.
Perspektivisch ergibt sich in Verbindung mit der in der Umsetzung befindlichen Erdwärmeanlage eine Forschungsanlage, die mit zusätzlichen Sonden eine Vielzahl zukünftiger Vergleichs-untersuchungen ermöglichen würde. Optional können mit Zusatz-investitionen auch Aspekte der saisonalen Speicherung solarer Wärme oder Raumwärme untersucht werden.