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Artikel

Bd. 1 (2023): GeoTHERM Journal

Die Leistungsfähigkeit der neuen Ringrohr-Erdwärmesonde und des ModX-Softwarepaketes: Messwerte und Simulation im Vergleich

Eingereicht
September 15, 2023
Veröffentlicht
2023-12-17

Abstract

Die oberflächennahe Geothermie ist ein wichtiger Baustein zur Energiewende und mit vermutlich mittelfristig steigenden Stromkosten bedeutender. Aktuell sind die Kapazitäten der Bohrunternehmen voll ausgeschöpft. Dies spiegelt sich auch in stark gestiegenen Preisen je Bohrmeter wider. Generell unterliegen Bauprojekte enormen Kostendruck, oft zu Lasten von Geothermieprojekten. Die Anlagen werden weniger leistungsfähig ausgeführt oder  entfallen komplett.

Hier setzt im Bereich der Zirkulationssonden die neuartige Ringrohrsonde (RRS) an. Die RRS setzt sich aus 10 Ringrohren (16x1,5), angeordnet um ein Zentralrohr (40x3,7), zusammen. Der Sondenkopf verteilt den Zulauf gleichmäßig auf die Ringrohre, ein Sondenfuß führt die Ringrohre im Zentralrohr zusammen. Die Ringrohre sind an ihrer Außenseite mit einem Gewebeschlauch verklebt. Anschließend wird die Sonde gebündelt und ähnlich der Doppel-U-Rohrsonden eingebaut. Bei der Verfüllung wird der Gewebeschlauch, vom Sondenfuß beginnend, aufgeweitet und nimmt die Ringrohre mit sich an die Bohrlochwand mit. Auf Doppel-U-Rohrsonden (32x2,9) bezogen ergeben sich folgende Vorteile:

  • (fast) direkter Kontakt zum Erdreich – minimaler Bohrlochwiderstand
  • 25% mehr Rohroberfläche zur Aufnahme von Wärme
  • minimaler thermischer Kurzschluss bzw. max. Abstand zwischen Ab- und aufsteigenden Rohren
  • kein preisintensiver Verfüllwerkstoff erforderlich

Bei gleicher geothermischer Leistung können mind. 35% Bohrmeter eingespart werden.

Die Simulationsberechnungen erfolgen mit der neuentwickelten Auslegungssoftware (ModThermWg, ModGeo3D, ModTRT), mit deren Hilfe Einzelsonden und (gemischte) Sondenfelder realitätsnah ausgelegt werden können. Messungen im Feld haben deren Genauigkeit bestätigt.