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Brunnenbauertage 2014 - Erdwärme Tiefbohrungen
Thema
Erdwärme-Bohrungen bis 800 m Tiefe
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Brunnenbauertage 2014 - Erdwärme Tiefbohrungen
Unsere Philosophie
• Je tiefer, je wärmer, je effizienter
• Nur eine Bohrung pro Haus
• Einfache Systeme
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GrundsätzlichesGeothermisches Schichtenverzeichnis beim Geologischen Dienst NRW einholen
Untersuchung zur Leistungsfähigkeit einer Koaxialsonde mit Stahlmantel und 800 m Tiefe
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Beispiel Geothermisches Schichtenverzeichnis
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Beispiel: Simulation einer 800 m Koaxialsonde
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Genehmigungen
• Wasserrechtlicher Erlaubnisantrag (WHG)< 100 m Tiefe
• Bergrechtliche Genehmigung (BBergG) > 100 m Tiefe
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Anforderungen der Bergrechtlichen Genehmigung
• Vollmacht das Grundstück betreten zu dürfen
• Grundkarte 1:20.000
• Katasterplan 1:500
• Rechts- und Hochwert
• Schichtenprofil
• Technische Daten der Bohranlage (Zulassung)
• Betriebsplan
• Verohrungsplan/Verpressungsmaterial
• Verantwortlicher Fachmann
• Schichtführer
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Inhalt von Betriebsplänen
• Darstellung des Umfanges des beabsichtigen Vorhabens
• Darstellung der technischen Durchführung des beabsichtigten Vorhabens
• Dauer des beabsichtigten Vorhabens
• Nachweis, dass die Zulassungsvoraussetzungen erfüllt sind
• Bergbauberechtigung
• Zuverlässigkeit, Fachkunde, körperliche Eignung der verantwortlichen Personen
• Vorsorge gegen Gefahren für Leben, Gesundheit und zum Schutz von Sachgütern, Beschäftiger und Dritter im Betrieb
• Keine Beeinträchtigung von Bodenschätzen
• Schutz der Oberflächen im Interesse der persönlichen Sicherheit und des öffentlichen Verkehrs
• Anfallende Abfälle werden ordnungsgemäß entsorgt oder verwendet
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Tiefbohrverordnung
• Bohrungen sind so auszuführen, dass nutzbare Lager- stätten, Solquellen und Wasserhorizonte nicht nachteilig beeinflusst werden.
• Bohrungen mit Standrohr versehen und mit Verrohrung sichern
• Verrohrung ist durch Zementation im Gebirge zuverlässig zu zementieren (Ankerrohrtour vollständig)
• Kontrolle des Betriebsdrucks während der Zementation
• Lage der Zementation muss ermittelt werden
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Verrohrungsplan
Ein Beispiel aus Osnabrück.
In der Regel ist bei tiefen Bohrungen ein Bohrkeller und ein Preventer vorzusehen
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Bohrplatz in Leeds
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Bohrplatz Drillcorp
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Bohrplatz Drillcorp
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Bohrplatz Drillcorp
Bohrplatz Schramm USA
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Bohrgerät Schramm Telemast
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Baustelle Schramm
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Bohrplatz Terraflux
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Comax1000
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Besonderheiten des Comax Bohrgerätes
• Alle Bohrmethoden können funkgesteuert durchgeführt werden ( Spülbohren, Saugbohren, Lufthebebohren, Schlagbohren, Sonicbohren, Kernbohren und Imloch-Hammerbohren)
• Kompletter Bohrstangenmanipulator (Bohrstangen werden halb- oder vollautomatisch eingebaut)
• Funkfernsteuerung aller wichtigen Bohrfunktionen
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Manipulator
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Technische Daten:
• Leistung : 260 kW
• Bohrmastlänge 10 m
• Hakenlast 35 t
• Hub 7,20 m
• Zugkraft 30 t
• Vorschubkraft 15 t
• Hubgeschw. 0,6 m/s
• Drehmoment 1500 daN/m bei 60 U/min
• Spülpumpe 80m³/h (24bar)
• Saugpumpe 280m³/h
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Wichtig
• Leistungsstarke und der Geologie entsprechend ausgewählte Bohrgeräte sind der Garant für eine erfolgreiche Erdwärmebohrung.
• Einer Geologie gerechten Auswahl der Bohrmeißel (bei der vorgestellten Geologie ist der PCD-Meißel ein schnelles Werkzeug)
• Ein sorgfältig ausgeführter Bohrplatz ist ein Zeichen dafür, wie gut vorbereitet die Bohrung ist.
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PCD-Meißel
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Erdwärme Sonden
• U-Sonden (Doppel-U-Rohr-Sonden aus PE-Rohr 32 mm Außendurchmesser)
• Koaxial Sonden
• CO²-Sonden (Edelstahl)
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Koaxial-sonde
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Zementation
• Die Zementation ist ein ganz wichtiger Arbeitsschritt, der sowohl für die Wärmeübertragung wichtig ist, als auch zur Verhinderung von hydraulischen Kurzschüssen.
• Die Zementation muss zuverlässig die Ankerrohrtour mit dem Gebirge verbinden.
• Die Zementation sollte einem Spezialisten überlassen werden.
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Allgemeines
• DVGW W120Wichtig ist die Wahl eines zertifizierten Bohrunter-
nehmens nach DVGW W120. Nur diese können eine optimale Lösung für die jeweilige Geologie und die örtlichen Bedingungen sicherstellen.
(DVGW W120 = ca. 2.800 Seiten Regeln)
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Allgemeines
• ATV DIN 18301 Bohrarbeiten (VOB)Vertragsbestandteil der Auftrages sollte immer die VOB sein. Hier sind die Aufgaben und Pflichten des Bohr-
unternehmers geregelt.
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Aufzeichnungen
Ein Schichtenprofil muss
angefertigt werden und ist dem
Bergamt zu übergeben.
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Grundsätzliche Überlegungen
• Ein Bohrequipment für mitteltiefe Erdwärme -Bohrungen kostet 1.600.000 €. Es verursacht am Tag Kosten von ca. 5.000 €.
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Generelles• Mobile Bohrgeräte haben ihre
Leistungsgrenze üblicherweise bei einer Bohrtiefe von 800-1000 m
• Die Erde wird alle 100 m um 3 Grad wärmer• Wärmepumpen arbeiten immer effizienter je
geringer der Temperaturunterschied zwischen Soletemperatur und Heizungsvorlauf-temperatur ist.
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Warum Koaxialsonden?
• Die Koaxialsonde kann bis in 4000 m Tiefe eingebaut werden (U-Sonden nur bis 260 m)
• Die Koaxialsonde hat die besseren thermo- hydraulischen Eigenschaften
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Preise
• Der Preis für eine 1000 m tiefe Bohrung mit Koaxialsonde beträgt ca. 1000 m x 360 €/m = 360.000 €(abhängig von Geologie und bergrechtlichen
Anforderungen)
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Förderung
Nach dem Marktanreizprogamm für erneu-erbare Energien im Wärmemarkt 2008– Tiefenbohrungen werden bei Bohrtiefen ab
400 m wie folgt gefördert:
400m -1000 m : 375 €/m
1000m -2500 m : 500 €/m
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Eigenanteil
• Der Eigenanteil der zu erbringen ist beträgt 20 % und darf nicht aus öffentlichen Mitteln finanziert werden.
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Investition
Kosten für eine 1000 m Bohrung: 360.000 €Förderung 600 m x 375 €/m : 225.000 €
_______Investitionssumme 135.000 €
Kostensenkungsprognose liegt bei 40%
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Was erhält man dafür?
Eine Erdwärmesonde aus der man oberhalb der
Frostgrenze eine Entzugsleistung von 55 kW
und 133 MWh/a generieren kann.
(aus einer Berechnung für Bielefeld)
(das reicht für 10 neue Häuser oder 5 ältere
Häuser oder ein entsprechend großes Büro)
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Was erhält man noch?
Eine Erdwärmesonde deren Jahresarbeitszahl
(COP) mit ca. 7 abgeschätzt werden kann.
(Gemessener Wert aus der Schweiz)
Das bedeutet aus 1 kWh Strom lassen sich 7 kWh
Wärme erzeugen.
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