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Brunnenbauertage 2014 - Erdwärme Tiefbohrungen

Thema

Erdwärme-Bohrungen bis 800 m Tiefe

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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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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !