Gutachten & Tests

Hydrogeologisches Gutachten für Erdwärme-Tiefenbohrungen

Standortabhängig kann in Österreich für die Errichtung von Anlagen zur Gewinnung von Erdwärme mittels Tiefensonden eine wasserrechtliche Bewilligung erforderlich sein. BOHRFUCHS erstellt fachkundig ausgearbeitete Einreichprojekte, die neben der technischen Beschreibung der Wärmepumpenanlage auch eine detaillierte hydrogeologische Beurteilung enthalten.

Dabei wird der Untergrund bis zur Endtiefe der Erdwärmesonden von bis zu 300 Metern beschrieben. Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem Vorkommen und Verhalten von Grundwässern. Ziel ist es, sicherzustellen, dass durch Errichtung und Betrieb der Anlage keine nachteiligen Auswirkungen auf den Grundwasserhaushalt entstehen und benachbarte Brunnen nicht beeinträchtigt werden.

Zusätzlich werden die Bodenschichten hinsichtlich ihrer thermischen Ergiebigkeit beurteilt. Unterschiedliche Gesteine weisen verschiedene Wärmeleitfähigkeiten auf, was direkten Einfluss auf Anzahl und Tiefe der Erdwärmesonden hat. Auf Basis dieser Prognose kann die Anlage technisch und wirtschaftlich optimiert geplant werden.

Bei größeren Projekten wird ergänzend eine Erkundungsbohrung durchgeführt, in die bereits eine nutzbare Sonde eingebaut und ein Thermal Response Test durchgeführt wird.

Thermal Response Test (TRT)

Der Thermal Response Test dient der Feststellung der thermischen Eigenschaften des Untergrundes und des Wirkungsgrades einer Erdwärme-Tiefenbohrung. Gerade bei größeren und komplexen Anlagen reichen Erfahrungswerte zur Dimensionierung nicht aus.

Während des Tests wird über einen definierten Zeitraum eine bestimmte Wärmemenge über die Sonde in das umgebende Gestein eingebracht. Die Temperaturantwort wird gemessen und ausgewertet. Daraus lassen sich:

• gesteinsspezifische Wärmeleitfähigkeit
• Bohrlochwiderstand
• Untergrundtemperatur

präzise bestimmen.

Die gewonnenen Messwerte fließen in die weitere Simulationsberechnung von Sondenfeldern ein. BOHRFUCHS bietet Durchführung, Auswertung und Weiterverarbeitung der Daten aus einer Hand.

Simulationsberechnung von Erdwärmesonden

Zur Sicherstellung der langfristigen Betriebssicherheit kann der Anlagenbetrieb über mehrere Jahrzehnte numerisch simuliert werden. Dabei wird überprüft, ob die Temperatur des Wärmeträgermediums im langjährigen Betrieb:

• einen Mindestwert im Heizfall nicht unterschreitet
• einen Maximalwert im Kühlfall nicht überschreitet

Diese Grenzwerte werden von der Wasserrechtsbehörde vorgegeben.

Eine Unterkühlung mit häufigen Frost-Tau-Wechseln kann die Sondenverpressung schädigen. Ebenso kann eine unzulässige Erwärmung im Kühlbetrieb zur Austrocknung des Untergrundes führen. Deshalb ist eine exakte Abstimmung von Wärmepumpenleistung, Anzahl und Tiefe der Erdsonden erforderlich.

Berücksichtigt werden dabei:

• hydrogeologische Prognosen
• TRT-Messwerte
• Sondenabstände
• Wechselspiel zwischen Heiz- und Kühlbetrieb

Grundwasserwärmepumpe & Modellierung

In Gebieten mit ergiebigen Grundwasservorkommen kann die thermische Nutzung über eine Grundwasserwärmepumpe erfolgen. Das Grundwasser wird über einen Entnahmebrunnen gefördert, energetisch genutzt und über einen Schluckbrunnen wieder zurückgeführt.

Diese Anlagen unterliegen immer einer wasserrechtlichen Bewilligungspflicht. Das hydrogeologische Gutachten beschreibt:

• Durchlässigkeit
  
• Mächtigkeit
  
• Temperatur
  
• Strömungsrichtung des Grundwasserleiters

Zur Darstellung der Auswirkungen auf Nachbarbrunnen und öffentliche Interessen werden hydraulische und thermische Effekte berechnet. Die Ausbreitung der sogenannten Kältefahne wird analytisch oder numerisch modelliert.

Pumpversuch

Ein Pumpversuch dient der normgerechten Feststellung der Leistungsfähigkeit eines Brunnens. Bei definierter Fördermenge wird die Absenkung des Wasserspiegels beobachtet, bis ein stationärer Zustand erreicht ist. Mehrstufige Pumpversuche liefern wichtige Erkenntnisse über die Eigenschaften des Grundwasserleiters.

Die Ergebnisse sind Grundlage für:

• Brunnenplanung
  
• Modellierung
• analytische Berechnungsverfahren

Als Brunnenbaufachbetrieb bietet BOHRFUCHS die normgerechte Durchführung und Auswertung von Pumpversuchen an.