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Brunnenalterung

Unter Brunnenalterung werden alle jene Vorgänge verstanden, die im Laufe einer mehr oder weniger langen Betriebszeit zu einer Minderung der Brunnenleistung führen und/ oder die zu einer Gefährdung der Brunnenstandsicherheit und in Extremfällen zum Zusammenbruch des Brunnens führen können.

Leistungsminderungen treten vorwiegend durch Versandung des Filterkiesbettes und des bohrlochnahen Raumes im Gebirge ein. Hiergegen können erneute Entsandungsmaßnahmen durchgeführt werden. Leistungsminderungen können auch durch Verkrustungen an den Filtereintrittsöffnungen sowie im Filterkiesbett und teilweise auch im bohrlochnahen Bereich des Grundwasserleiters eintreten, die zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren wesentlich mehr Aufwand erfordert als wiederholte Entsandungsmaßnahmen. Verkrustungen treten besonders dann auf, wenn im Wasser Mineralsalze von Calcium und Magnesium und vor allem von Eisen und Mangan sowie Gase wie Sauerstoff und Kohlensäure gelöst sind und werden, wenn sie eine karbonatische Zusammensetzung haben,  als Versinterung bezeichnet. Wenn sie aus unlöslichen Eisenmanganverbindungen bestehen, nennt man sie Verockerung. Bakterien können diese Phänomene intensivieren. Korrosionserscheinungen treten vor allem bei ungeschützten metallischen Filter- und Vollrohren auf. Sie werden entscheidend beeinflusst durch den Chemismus des zu fördernden Wassers und können durch Beschichtung der Rohre reduziert werden.

Eine der wichtigsten Aufgaben, um den vielfältigen Ursachen einer Minderung der Leistungsfähigkeit eines Brunnens entgegenwirken zu können, ist die Entnahme und Untersuchung von Wasserproben aus dem Grundwasserleiter. Die Ergebnisse liefern Hinweise dafür, welche Maßnahmen bei der Materialwahl der Brunnenausbaurohre und beim ggf. notwendig werdenden kathodischen Schutz zu treffen sind.

Bei der Brunnenalterung spielen neben der Verockerung und Versinterung, die Versandung, die Korrosion und die Verschleimung eine große Rolle.

Bei geothermischen Brunnenanlagen kann eine Sauerstoffanreicherung (Belüftung) häufig nicht völlig ausgeschlossen werden. Diese kann einerseits zu einer verstärkten mikrobiologischen Aktivität mit der Folge von Biofilmbildung durch Bakterien und Algen in den Anlagen, andererseits zu einer Ausfällung von Eisen und Mangan (Verockerung) in den Brunnen führen. Diese Erscheinungen können auch den Grundwasserleiter selbst betreffen. Werden die Anlagen auch zur Kühlung eingesetzt, ist mit verstärkter mikrobiologischer Aktivität zu rechnen.

Korrosion tritt gerne auf, wenn die Parameter Sauerstoffgehalt, pH-Wert, Sulfat, Ammonium, Chlorid oder Kohlendioxid erhöht sind. Geothermische Brunnenanlagen sollten daher keinesfalls im Abstrombereich von Deponien, Altlasten oder Grundwasserschadensfällen errichtet werden. Bei natürlich erhöhten Sulfatgehalten im Grundwasser ist bspw. Die Verwendung von sulfatbeständigen Materialien obligatorisch. Erhöhte Sauerstoffgehalte treten meist dann auf, wenn im Förderbrunnen bis in den Filterbereich hinein abgesenkt wurde.

Die Grundwasserbeschaffenheit hat einen wesentlichen Einfluss auf den Betrieb und die Lebensdauer der Anlage. Bei der Ausbildung von Biofilmen, Verockerungen oder sonstigen Ausfällungen vor allem auf den wärmeübertragenden Anlagenteilen reduziert sich die Effizienz der Anlage rasch. Die Effizienz der Anlage nimmt jedoch auch bei Ausfällungen im Bereich der Brunnenfilter ab, da dann der benötigte Druck erhöht werden muss, um die Fließrate aufrecht zu erhalten. Aus den Inhaltsstoffen des Wassers, des pH-Wertes, der Temperatur und dem Redoxpotential können mit Hilfe gängiger Computerprogramme vorab Rückschlüsse auf die Versinterungsgefahr der Brunnen sowie auf die Korrosionsgefahr für Werkstoffe gezogen werden. Notfalls sollte auf eine derartige Anlage verzichtet werden.

Literatur

Arnold, W.: Flachbohrtechnik. Leipzig - Stuttgart: Deutscher Verlag für Grundstoffe GmbH, 1993. S. 686 ff.

Stober I., und Bucher, K.P.: Geothermie. Berlin – Heidelberg: Springer Verlag/ Springer Geology, 2012. S. 121.