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unilogo Universität Stuttgart
Institute of Hydraulic Engineering

Research: VEGAS - Research Facility for Subsurface Remediation

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Definition des Nahbereichs von EWS
Project manager:Jürgen Braun, Ph.D.
Research assistants:Dipl.-Geoökol. Tobias Heitmann
Dipl.-Ing. Simon Kleinknecht
Duration:16.12.2013 - 31.12.2015
Funding:BW-Plus
Project Partners:
  • EIFER, European Institute for Energy Research, Karlsruhe
  • Solites Stuttgart
  • KIT, Inst. für angewandte Geowissenschaften, Karlsruhe
  • Universität Stuttgart, Inst. für Geotechnik
  • Universität Tübingen
  • Hochschule Biberach, IGE
Comments:

This project is part of the research area:
Measurement techniques and site investigation

Geothermie

Publications: Link

Abstract:

„Definition des Nahbereichs von Erdwärmesonden“ ist AP5 im Verbundantrag „Nachhaltige Nutzung von Erdwärmesonden“ Koordination Prof. Dr.-Ing. R. Königsdorff, Hochschule Biberach).

Ziel des Vorhabens von Partnern im Landesforschungszentrum Geothermie (LFZG) ist es, Beiträge zur Sicherstellung der Nachhaltigkeit der Nutzung von Erdwärmesonden zu leisten.

Das Vorhaben ist in die folgenden sieben Arbeitspakete (AP) gegliedert:
AP 1: Mobiler Sonden- und Hinterfüllprüfstand
AP 2: Integrative und detaillierte messtechnische Erfassung und Auswertung von Erdsondenprüfmethoden
AP 3: Geophysikalische Messmethoden (Faseroptik)
AP 4: Anwendung und Adaption von an Erdwärmesonden (EWS) in situ gemessenen Parametern in Auslegungsberechnungen sowie zugehörigen Berechnungs- und Simulationsprogrammen
AP 5: Definition des Nahbereichs von Erdwärmesonden
AP 6: Geothermisches Wärme- und Kälte-Speicherpotential im urbanen Untergrund
AP 7: Gekoppelte thermisch-mechanische Simulation von Erdwärmesonden.

Damit fokussieren die Arbeiten auf die beiden zentralen Aspekte der Nachhaltigkeit von Erdwärmesonden als oberflächennahes geothermisches Quellensystem für Wärme und Kälte:
1) Prüfung, Nachweis und langfristige Sicherstellung der erforderlichen Einbauqualität (v. a. Dichtheit) &
2) verbesserte Ermittlung des thermisch-energetischen Verhaltens (Auslegung und thermische Auswirkungen auf die Umgebung).

Im Arbeitspaket AP5 (Definition des Nahbereichs von Erdwärmesonden) werden Tests zum Betrieb der EWS mit höheren Temperaturen im VEGAS Großbehälter durchgeführt. Dabei soll sowohl die Wärmeausbreitung im Nahbereich der EWS und im Grundwasserkörper betrachtet als auch das Verhalten des Hinterfüllungsmaterials untersucht werden.
In Absprache mit den Kooperationspartnern vom KIT soll ggf. eine Koaxialsonde zum Einsatz kommen, die gewisse Vorteile bei der Anwendung geophysikalischer Methoden zur Charakterisierung der Hinterfüllung bietet. Des Weiteren soll nach entsprechenden Voruntersuchungen (Wärmeleitfähigkeit, Schrumpfverhalten, Möglichkeiten zur Einbringung von Suspension) ggf. auch das Material für die Hinterfüllung entsprechend angepasst werden.

Die Instrumentierung bezüglich Temperaturmessung im Großbehälter und an den bisher installierten EWS soll im Nahbereich verdichtet und zudem um hochauflösende, faseroptische Systeme erweitert werden, wie sie am KIT bereits erfolgreich zur Messung von Temperaturprofilen eingesetzt werden. Dazu sollen mit Pt-100 Sensoren und Lichtleitern ausgestattete Messsonden mittels Rammtechnik und verlorener Spitze eingebracht und mit dem entsprechenden Aquifermaterial verfüllt werden. Damit soll eine genauere, horizontierte Betrachtung des Wärmeübergangs im Nahbereich der EWS ermöglicht werden.