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EU-Projekt ThermoMap –Tool für Erdwärmekollektoren
25.03.2015 2Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
1. Forschungsfelder Geothermie FAU
2. ThermoMap
3. Ziele
4. Datengrundlage
5. Prozessablauf (vereinfacht)
6. Qualität der Daten
7. Ausblick
Inhalt
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1. Forschungs-
felder
Geothermie
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
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• Tiefengeothermie
- Geothermisches Potential Nord-Bayern (Datenpool Gesteinsphysik)
- Geothermisches Potential Nord-Bayern (Struktur/Aufbau des tieferen Untergrundes)
- Nördlicher Rheingraben (Architektur, Porenräume, petrophysikalische Eigenschaften
geothermischer Reservoir-Analoga)
• Oberflächennahe Geothermie
- EU Projekt Cheap GSHPs (Reduktion der Bohrkosten – Tiefenbereich 50 Meter)
- ITER (Steigerung der Effizienz horizontaler Systheme)
- GeoSurf (Messsystem zur effizienteren Planung von oberflächennahen geothermischen Anlagen)
- ThermoMap (Auskunftstool für Erdwärmekolletoren)
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
Arbeitsgruppe
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Prof. Dr. Helga de WallStrukturgeologie, Tektonik, Regionale Geologie, Gesteinsphysik
Prof. Dr. Harald StollhofenAngewandte Sedimentologie, Bohrlochgeophysik, Petrophysik
Prof. Dr. Joachim RohnIngenieurgeologie, Oberflächennahe Geothermie
Dr. David BertermannOberflächennahe Geothermie, Bodenkunde, GIS
Dr. Wolfgang Bauer (Lehrbeauftragter)Geothermie, Regionale Geologie, Exploration
Dipl.-Min. Mario KittelPoroPerm, Ultraschall (p/s-Wellen), Wärmeleitfähigkeit
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2. ThermoMap
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
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http://www.thermomap-project.eu
Arbeitstitel: Area mapping of superficial geothermic resources by soil and groundwater data
Interaktives Analyse- und Auskunfts-
system zur flächenhaften Abschätzung
des oberflächenhaften geothermischen
Potentials
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
ThermoMap
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Oberflächennahe Geothermie – Wärmeübertragungssystheme
Erdwärmesonden (vertikal / schräg) Erdwärmekollektoren (horizontal)
o Eine Vielzahl von Unterlagen zur Planung von Anlagen vorhanden
• Geologische Karten• Informationssysteme (ISONG – BW; NIBIS® -
Niedersachsen; IOG- Bayern)
o Einfache Übertragung von geologischen Daten zu Entzugsarbeiten machbar
• Geringer Einfluss von jahreszeitlichen Schwankungen
• Wärmespezifische Parameter von Gesteinen sind relativ gut erforscht
o Simulationssoftware vorhanden (EED, EWS,….)
o Kaum Unterlagen zur Planung von Anlagen vorhanden• Wissenschaftliche Datenbasis gering• Kleinräumig hohe Heterogenität von
verschiedenen Parametern
o Darstellung einer Entzugsarbeit ist schwierig• Einfluss witterungsbedingter Faktoren• Abhängigkeit von bodenkundlichen
Standortparametern
o Keine flächendeckende Simulationssoftware vorhanden
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ThermoMap
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Es gibt bis dato kein allgemeingültiges kollektor-bezogenes Abschätzverfahren für das oberflächen-nahe Geothermiepotential in Europa
Fazit
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ThermoMap
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Ermittlung des oberflächennahen Geothermischen Potentials (vSGP) aus bereits bestehenden Datensätzen
3.Ziele
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• Erstellung einer europäischen Übersichts-karte mit Potentialdarstellung der oberflächennahen Geothermie (Outline Map)
• Detaillierte Potentialabschätzung in den einzelnen Untersuchungsgebieten (Fokus: 10 Meter – bzw. bis Festgestein)
Ziele
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Ziele
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
Warum Fokus auf den ersten 10 Metern?
• Verhältnismäßig geringer Installationsaufwand von Kollektoren
• Sehr gute Einsetzbarkeit in Neubauten (Passivhaus, Plushaus…..)
• Weniger genehmigungsrechtliche Auflagen (Wasserwirtschaft)
• Gut kombinierbar mit anderen nachhaltigen Energiesystemen (PV)
Wertvoller Systembaustein bei der Umsetzung der energiepolitischen Vorgaben (regional / national / international)
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4. Daten-
grundlage
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Datengrundlage
Kollektorsysteme werden durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst. Einen besonders großen Einfluss haben klimatische und boden-physikalische Eigenschaften.
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Datengrundlage
Klimatische Bedingungen:
• Niederschlagsverteilung
• Jahrestemperaturverlauf
Alle klimatischen Parameter haben einen direktenbzw. indirekten Einfluss auf die bodenphysikalischenParameter und somit auch auf das geothermische Potential
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Datengrundlage
Klimatische Bedingungen:
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 50 100 150 200 250 300 350
Tem
pera
tur
[°C
]
Tage
Jahrestemperaturverlauf im ErdreichSand feucht ; Klimazone Passau
Taußen [°C] 1m u.GOK 2m u.GOK 3m u.GOK 4m u.GOK 5m u.GOK
Exemplarische Jahrestemparaturkurven eines feuchten Sandes für die Klimaregion Passau (Einteilung nach DIN 4710)
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Bodenphysikalische Eigenschaften:
• Bodenart• Lagerungsdichte• Wassergehalt• (Mineralanteil)
Bodenkundliche Systembausteinezur Abschätzung des oberflächennahengeothermischen Potentials
Datengrundlage
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Datengrundlage
Der Parameter Bodenart liefert wichtige Systemparameter für die Abschätzung des geothermischen Potentials:
- Porenraumverteilung (Wassergehalt)- Mineralzusammensetzung (Quarzanteil)
Abhängigkeit der Porenraumverteilung von der Bodenart(verändert nach Kuntze et al. 1994)
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5. Prozess-
ablauf
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Prozessablauf
Bodenkundliche Systemparameter Klimatische Systemparameter
Bodenart
Lagerungsdichte
Wassergehalt
Niederschlags-verteilung
Jahrestemperatur-verlauf
Berechnung der Wärmeleitfähigkeit und der vol. Wärme-kapazität des Bodenkörpers (nach Kersten 1949 und Dehner 2007)
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Prozessablauf
Link für den
http://geoweb2.sbg.ac.at/thermomap/
http://www.thermomap-project.eu/
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Was kann der MapViewer leisten?
- Ersten Übersicht über das standörtlicheGeothermische Potentials geben
- Ersetzt keine Detailplanung eines Fachplaners
Schritt 1 - Auswahl zwischen:
- Europäischer Übersichtskarte- Testgebieten (14 Stück)
Kartenansicht im Internet
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Europäische Übersichtskarte
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Europäische Übersichtskarte
Darstellung aller systemrelevanter Parameter
5-stufige Klasseneinteilungder Wärmeleitfähigkeit
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Europäische Übersichtskarte
Auswählen einer konkreten Adresse
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Europäische Übersichtskarte
Klimatische Verhältnisse
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Europäische Übersichtskarte
Standortauskunft ausdrucken
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6. Qualität der
Daten
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Testgebiete Europäische Übersichtskarte
Aufgrund der europaweiten Datenverfügbarkeit ist jedoch eine flächendeckende Beurteilung der Standorte auf Test Area Niveau
momentan nicht möglich
Tool zur Erweiterung der Datenbasis (auf Grundbasis der
Daten der Europäischen Übersichtskarte)
Diese Parameter bilden eine gute Grundlage für eine erste
standörtliche Abschätzung des oberflächennahen
geothermischen Potentials (bis max. 10 Meter Tiefe).
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Qualität der Daten
Auswählen eines konkreten Ortes
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Durch gezielte Dateneingabeist die Kreation eines „eigenen“
Testgebietes möglich
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7. Ausblick
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Ausblick
Ergebnis: Berechnung der Potentiale ist machbar
Problem: Schlechte Datenlage für Europäische Übersicht
Lösung: Insitu - Messgerät der Potentiale für detailliertere standortbezogene Planung von Anlagen
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Ausblick
www.environmental-geophysics.co.uk/images/Res/2.jpg
Kleinräumige Darstellung der standörtlichen Potentiale (graphisch und numerisch) - Projektansatz GeoSurf
Logo
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Danke!
Kontakt:
Dr. David BertermannFriedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
GeoZentrum Nordbayern, Lehrstuhl für Geologie
Schlossgarten 5, 91054 ErlangenE-Mail: david.bertermann@gzn.uni-erlangen.de
Tel.: +49 9131 85 25824
Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
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