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EU-Projekt ThermoMap – Tool für Erdwärmekollektoren - FAU

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Vortrag auf der "element e" zur 2. Energiemesse im Energiepark Hirschaid.

Published in: Environment
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EU-Projekt ThermoMap – Tool für Erdwärmekollektoren - FAU

  1. 1. EU-Projekt ThermoMap – Tool für Erdwärmekollektoren
  2. 2. 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
  3. 3. 25.03.2015 3 1. Forschungs- felder Geothermie Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  4. 4. 25.03.2015 4 • 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
  5. 5. Arbeitsgruppe 25.03.2015 5Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Prof. Dr. Helga de Wall Strukturgeologie, Tektonik, Regionale Geologie, Gesteinsphysik Prof. Dr. Harald Stollhofen Angewandte Sedimentologie, Bohrlochgeophysik, Petrophysik Prof. Dr. Joachim Rohn Ingenieurgeologie, Oberflächennahe Geothermie Dr. David Bertermann Oberflächennahe Geothermie, Bodenkunde, GIS Dr. Wolfgang Bauer (Lehrbeauftragter) Geothermie, Regionale Geologie, Exploration Dipl.-Min. Mario Kittel PoroPerm, Ultraschall (p/s-Wellen), Wärmeleitfähigkeit
  6. 6. 25.03.2015 6 2. ThermoMap Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  7. 7. 25.03.2015 7 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
  8. 8. 25.03.2015 8 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 Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung ThermoMap
  9. 9. 25.03.2015 9 Es gibt bis dato kein allgemeingültiges kollektor- bezogenes Abschätzverfahren für das oberflächen- nahe Geothermiepotential in Europa Fazit Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung ThermoMap
  10. 10. 25.03.2015 10 Ermittlung des oberflächennahen Geothermischen Potentials (vSGP) aus bereits bestehenden Datensätzen 3. Ziele Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  11. 11. 25.03.2015 11 • 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 Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  12. 12. 25.03.2015 12 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)
  13. 13. 25.03.2015 13Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 4. Daten- grundlage
  14. 14. 25.03.2015 14Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Datengrundlage Kollektorsysteme werden durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst. Einen besonders großen Einfluss haben klimatische und boden- physikalische Eigenschaften.
  15. 15. 25.03.2015 15Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Datengrundlage Klimatische Bedingungen: • Niederschlagsverteilung • Jahrestemperaturverlauf Alle klimatischen Parameter haben einen direkten bzw. indirekten Einfluss auf die bodenphysikalischen Parameter und somit auch auf das geothermische Potential
  16. 16. 25.03.2015 16Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 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 Temperatur[°C] Tage Jahrestemperaturverlauf im Erdreich Sand 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)
  17. 17. 25.03.2015 17Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Bodenphysikalische Eigenschaften: • Bodenart • Lagerungsdichte • Wassergehalt • (Mineralanteil) Bodenkundliche Systembausteine zur Abschätzung des oberflächennahen geothermischen Potentials Datengrundlage
  18. 18. 25.03.2015 18Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 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)
  19. 19. 25.03.2015 19Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 5. Prozess- ablauf
  20. 20. 25.03.2015 20Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 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)
  21. 21. 25.03.2015 21Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Prozessablauf Link für den http://geoweb2.sbg.ac.at/thermomap/ http://www.thermomap-project.eu/
  22. 22. 25.03.2015 22Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Was kann der MapViewer leisten? - Ersten Übersicht über das standörtliche Geothermische Potentials geben - Ersetzt keine Detailplanung eines Fachplaners Schritt 1 - Auswahl zwischen: - Europäischer Übersichtskarte - Testgebieten (14 Stück) Kartenansicht im Internet
  23. 23. 25.03.2015 23Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Europäische Übersichtskarte
  24. 24. 25.03.2015 24Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Europäische Übersichtskarte Darstellung aller systemrelevanter Parameter 5-stufige Klasseneinteilung der Wärmeleitfähigkeit
  25. 25. 25.03.2015 25Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Europäische Übersichtskarte Auswählen einer konkreten Adresse
  26. 26. 25.03.2015 26Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Europäische Übersichtskarte Klimatische Verhältnisse
  27. 27. 25.03.2015 27Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Europäische Übersichtskarte Standortauskunft ausdrucken
  28. 28. 25.03.2015 28Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  29. 29. 25.03.2015 29Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 6. Qualität der Daten
  30. 30. 25.03.2015 30Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 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).
  31. 31. 25.03.2015 31Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Qualität der Daten Auswählen eines konkreten Ortes
  32. 32. 25.03.2015 32Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Durch gezielte Dateneingabe ist die Kreation eines „eigenen“ Testgebietes möglich
  33. 33. 25.03.2015 33Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung
  34. 34. 25.03.2015 34Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung 7. Ausblick
  35. 35. 25.03.2015 35Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Ausblick Ergebnis: Berechnung der Potentiale ist machbar Problem: Schlechte Datenlage für Europäische Übersicht Lösung: Insitu - Messgerät der Potentiale für detailliertere standortbezogene Planung von Anlagen
  36. 36. 25.03.2015 36Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung Ausblick www.environmental-geophysics.co.uk/images/Res/2.jpg Kleinräumige Darstellung der standörtlichen Potentiale (graphisch und numerisch) - Projektansatz GeoSurf
  37. 37. Logo 25.03.2015 37 Danke! Kontakt: Dr. David Bertermann Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg GeoZentrum Nordbayern, Lehrstuhl für Geologie Schlossgarten 5, 91054 Erlangen E-Mail: david.bertermann@gzn.uni-erlangen.de Tel.: +49 9131 85 25824 Energiepark Hirschaid – elemente e Ausstellung

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