Geologie und Grundwasser bei Geo-HEP-Systemen
Die Leistungsfähigkeit eines Geo-HEP-Systems hängt wesentlich von den geologischen und hydrogeologischen Bedingungen des Standorts ab. Entscheidend ist dabei nicht eine einzelne Boden- oder Gesteinsart, sondern die Fähigkeit des Untergrunds beziehungsweise des Gebirges, Wärme aufzunehmen, zu speichern, weiterzuleiten und wieder abzugeben.
Welche Eigenschaften des Untergrunds werden untersucht?
Vor der Dimensionierung wird der Standort geologisch und – wenn erforderlich – hydrogeologisch bewertet. Zu den wesentlichen Planungsparametern gehören:
- Aufbau und Schichtung des Untergrunds
- Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeichervermögen
- Festigkeit und Bohrbarkeit des Gebirges
- Grundwasserverhältnisse
- zulässige Bohrtiefe
- Abstände zu Gebäuden und Leitungen
Auf dieser Grundlage wird ermittelt, welche Leistung pro Hochleistungsenergiepfahl erreichbar ist und wie viele Energiepfähle für das jeweilige Projekt erforderlich sind.
Grundwasser als natürlicher Wärmetransporteur
Vorhandenes Grundwasser kann die thermischen Bedingungen eines Standorts erheblich beeinflussen. Besonders bei der passiven Kühlung spielt die natürliche Fließbewegung des Grundwassers eine wichtige Rolle.
Bewegtes Grundwasser transportiert die in den Untergrund eingebrachte Wärme kontinuierlich weiter. Dadurch wird der Bereich um den Hochleistungsenergiepfahl thermisch regeneriert und ein Wärmestau im Gebirge reduziert.
Je höher die natürliche Fließgeschwindigkeit des Grundwassers ist, desto größer ist in der Regel die kontinuierliche Wärmeabfuhr. Unter geeigneten hydrogeologischen Bedingungen kann dies die Kühlleistung des Geo-HEP-Systems insbesondere im passiven Kühlbetrieb deutlich unterstützen.
Welche Grundwasserparameter sind für die Auslegung relevant?
- Fließgeschwindigkeit des Grundwassers
- Fließrichtung
- Mächtigkeit der wasserführenden Schichten
- Durchlässigkeit des Gebirges
- Grundwasserstand und jahreszeitliche Schwankungen
Diese Parameter beeinflussen die erreichbare Kühlleistung, die erforderliche Anzahl der Hochleistungsenergiepfähle und damit auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems.
Geschlossenes Wärmeaustauschsystem
Das Geo-HEP-System arbeitet als geschlossenes Wärmeaustauschsystem. Grundwasser wird weder gefördert noch ist es Bestandteil des Anlagenkreislaufs. Es wirkt – sofern am Standort vorhanden und in Bewegung – ausschließlich als natürlicher Wärmetransporteur im Untergrund.
Auch Standorte ohne ausgeprägte Grundwasserströmung werden individuell bewertet
Die Eignung eines Standorts wird nicht allein vom Vorhandensein von Grundwasser abhängig gemacht. Maßgeblich ist die Gesamtbewertung aus Geologie, Hydrogeologie, Leistungsbedarf und Anlagenkonzept. Die erreichbare Leistung und die notwendige Dimensionierung werden deshalb für jedes Projekt individuell ermittelt.
Geologie beeinflusst auch Genehmigung und Wirtschaftlichkeit
Die Standortbedingungen wirken sich nicht nur auf den Wärmeaustausch aus. Bohrbarkeit, Grundwasserverhältnisse und zulässige Bohrtiefe können ebenso die Genehmigungsfähigkeit und die bauliche sowie wirtschaftliche Umsetzung eines Projekts beeinflussen.
Standortbedingungen frühzeitig prüfen
Je früher die geologischen und hydrogeologischen Rahmenbedingungen bekannt sind, desto belastbarer lassen sich Auslegung, Genehmigungsweg und Wirtschaftlichkeit eines Geo-HEP-Projekts bewerten.