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QEWSplus - Forschungsvorhaben

In dem Verbundvorhaben GEWSplus mit 8 teilnehmenden Projektpartnern werden gemeinsam wichtige Aspekte zur Qualitätssteigerung oberflächennaher geothermischer Systeme von der Auslegung und Planung über die Ausführung bis hin zur Inbetriebnahme untersucht und Lösungen entwickelt, aufbauend auf den Ergebnissen und Erkenntnissen aus dem Vorgängerprojekt QEWS II. In 4 Teilprojekten werden die Themen thermische Testmethoden, TRT-Prüfgeräte, Verfüllbaustoffe sowie Modellierungsarbeiten vorangetrieben. In allen Teilprojekten wird auf die Expertise jeweils mehrerer Projektpartner zurückgegriffen.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber

BMWi

Akronym

QEWSplus

Titel/ Thema

Qualitätssteigerung oberflächennaher Geothermiesysteme

Identifikation/ Zuwendungsnummer

03EE4020

Durchführungszeitraum

2021-01-01 2023-12-31

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

5.014.000,00 €

Sonstiges

-

Koopertionspartner und Teilprojekte

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)

Das Teilvorhaben des Fraunhofer ISE befasst sich mit der Entwicklung eines In-Situ-Mess- und Auswerteverfahrens, welches die Überprüfung und Ermittlung der thermisch-energetischen Eigenschaften eines geothermischen Quellensystems ermöglicht. Zudem soll das Verfahren des Thermal Response Test (TRT) auf weitere zur Erdwärmesonde unterschiedliche Quellensysteme erweitert werden, um das thermische Verhalten im Untergrund zu charakterisieren und Auslegungsberechnungen zu verbessern. Der TRT-Prüfstand soll ebenfalls weiterentwickelt werden, um mit diesem Zertifizierungsregeln für TRT-Geräte zu erarbeiten. Darüber hinaus soll die Qualität von Verfüllmaterialien insbesondere im Hinblick auf Frost- Tau-Wechsel in diesem Teilvorhaben weiter untersucht und Möglichkeiten zu deren Verbesserung aufgezeigt werden. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

EIfER Europäisches Institut für Energieforschung EDF-KIT EWIV

Im Rahmen der Forschungsarbeiten des EIFER's werden Kurzzeit-Verfüll-Analyse-TRTs, die in der Praxis qualitativ zur Bewertung der Verfüllqualität angewendet werden, erstmals quantifiziert betrachtet und ganzheitlich bewertet. Um die Aussagekraft thermischer Testverfahren generell erhöhen zu können, soll eine aktive thermische Tomografie im Nahfeld von Erdwärmesonden ermöglicht werden. Die thermische Tomografie erfordert die Verlaufsvermessung aller Sondenstränge. Im Rahmen des Projektes wird dazu eine kostengünstige Alternativlösung entwickelt, getestet und verwendet. Wärmekapazitäten aller gängigen Baustoffgruppen und ausgewählter Gesteine werden ermittelt und in eine gemeinsame Stoffdatenbank einfließen, die dann am Ende des Projektes dem Markt (Planer, Modellierer und Wissenschaftler) zur Verfügung stehen wird. Gemeinsam mit den Partnern Burkhardt und KIT wird zudem ein neues Verfüllmesskonzept ausgearbeitet, getestet und bewertet. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Hans G. Hauri KG Mineralstoffwerke

Im Teilvorhaben der Hauri KG sollen die Eignung und die Einsatzgrenzen eines Thermomörtels für dessen Nutzung im Rahmen der Erstellung von Erdwärmesonden und weiteren Bauwerken im Untergrund, welche für die Transformation der Energieversorgung notwendig sind, evaluiert werden. Im Rahmen von Untersuchungen in einem realen Untergrund soll das Verhalten des Baustoffs im Untergrund erforscht werden und so einen Mehrwert liefern, der über die Erkenntnisse von Untersuchungen im Labormaßstab hinausgeht. Der Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf dem Filtrationsverhalten des Baustoffes im Untergrund und dessen Einfluss auf die Bohrlochintegrität, der Evaluierung der Frostbeständigkeit, der Wärmeleitfähigkeit, dem elektromagnetischen Verhalten sowie der Sulfatbeständigkeit. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Burkhardt GmbH

Die Hauptaufgaben der Burkhardt GmbH bestehen in der Planung und Erstellung der Forschungsbohrungen in den Steinbrüchen der Firma Hauri und des Grabenkollektors am Standort in Biberach. Zudem soll das Monitoring in allen Teststandorten (Bötzingen/Merdingen, Neuweiler und Biberach) und der Rückbau der Sonden am Steinbruch von der Burkhardt GmbH begleitet werden. Die aktive thermische Tomografie wird von der Burkhardt GmbH mitentwickelt und bewertet. Ein neues verbessertes Hinterfüllmesskonzept und 'monitoring soll ausgearbeitet und getestet werden. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Angewandte Geowissenschaften - Campus Süd - Abt. Ingenieurgeologie

Das Hauptaugenmerk der Untersuchungen des KIT besteht in der Charakterisierung thermischer Parameter von gängigen Verfüllbaustoffen und ausgesuchten Gesteinen. Hierzu werden zum einen unter Berücksichtigung aller Randbedingungen systematische Wärmeleitfähigkeitsmessungen durchgeführt. Zum anderen soll im Zuge der aktiven thermischen Tomographie das Fernfeld einer Erdwärmesonde untersucht werden um die Aussagekraft thermischer Testverfahren zu erhöhen. Die Qualität der Verfüllung von Erdwärmesonden ist hinsichtlich eines potentiellen Schadensereignisses, wie es in Staufen der Fall war, essentiell. Daher soll die im QEWSII entwickelte Ultraschallsonde für die Feldanwendung weiterentwickelt sowie eine thermische Bohrlochsonde geplant und getestet werden. In den TP 1.2, 3.1, 3.3, 3.4 und 3.5 unterstützt das KIT die Projektpartner durch zielgerichtete, den jeweiligen Fragestellungen angepasste Untersuchungsmethoden. Hierbei gilt es zusätzliche Materialkennwerte zu generieren, die den Projektpartnern Helfen sollen die Ergebnisse der Untersuchungen im Sinne ihrer Arbeitsziele zu interpretieren. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Steinbeis Forschungs- und Innovationszentren GmbH - Solites Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme

Das Teilvorhaben von Solites fokusiert hierbei auf die Evaluierung des Verhaltens von Verfüllbaustoffen im Untergrund. Hierbei wird insbesondere das Filtrationsverhalten von Verfüllbaustoffen für Erdwärmesonden untersucht durch Laborversuche wie auch erstmals im realen Untergrund. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Hochschule Biberach - Institut für Gebäude- und Energiesysteme

Dieses Teilvorhaben der HBC befasst sich mit der multifunktionalen Modellierung zur Dimensionierung und Charakterisierung oberflächennaher Geothermiesysteme. Es wird ein In-situ-Mess- und Auswerteverfahren am Beispiel von Erdwärmesonden entwickelt zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme. Hierdurch werden EWS-Anlagen überprüfbar und die Auslegungsbedingungen können bei der Inbetriebnahme überprüft werden. Darüber hinaus soll das für Erdwärmesonden etablierte Verfahren des TRT auf weitere Quellensysteme erweitert und beispielhaft am plattenförmigen Grabenkollektor herausgearbeitet werden, um so dessen thermisches Verhalten im Untergrund zu charakterisieren und die Auslegungsberechnungen zu verbessern. Schließlich soll die Entwicklung konsistenter Auslegungsmodelle für unterschiedliche oberflächennahe geothermische Quellensysteme weiter vorangetrieben werden. Neben Ergänzungen und Erweiterungen um zusätzliche Quellensysteme sollen insbesondere Kombinationen gleichartiger und unterschiedlicher Quellensysteme abgebildet und in dafür weiter zu entwickelnde Softwarewerkzeuge integriert werden. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

H.S.W. Ingenieurbüro Gesellschaft für Energie und Umwelt mbH

Dieses Teilvorhaben der H.S.W. GmbH befasst sich damit das Thermal Response Testverfahren weiterzuentwickeln und auf einen noch höheren Qualitätsstandard zu bringen und auch dort zu halten, um für die spätere Planung geothermischer Quellenanlagen eine validierte Datengrundlage zu haben. Zu diesem Zweck soll versucht werden ein detailliertes Erdwärmesondenmodell für das TRT-Prüfgerät unter Einbezug bereits vorhandener Modelle zu entwickeln, um zum einen mit diesem Modell die Qualität des Prüfverfahrens für TRT-Geräte zu optimieren und zum anderen die Möglichkeiten des Einsatzes hochgenauer Erdwärmesondenmodelle zur Qualitätssteigerung des TRT-Verfahrens untersuchen zu können. Besonders soll die Entwicklung des Prüfverfahrens im Hinblick auf die Anwendung in der Praxis begleitet werden und es sollen Standardarbeitsanweisungen für die Einbindung des Prüfverfahrens in ein Akkreditierungsprozedere erstellt werden. Ein weiteres Teilvorhabenziel ist die Qualitätssteigerung der Auslegungsmodelle für weitere geothermische Quellensysteme, wie z. B. Energiepfähle. Das Gesamtziel ist die Qualitätssicherung und -steigerung oberflächennaher geothermischer Anlagen, um damit zum Abbau von Risiken, zur Reduzierung von Energiegestehungskosten, zur Steigerung der Effizienz- und Anlagenverfügbarkeit sowie zur Steigerung der Bekanntheit und öffentlichen Akzeptanz beizutragen.

Weblinks

https://www.enargus.de/search/?q=QEW

zuletzt bearbeitet Juli 2021