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Erdwärmegewinnung durch Weiternutzung stillgelegter Altrohrleitungen am Beispiel von Gasleitungen

Das Institut für Angewandte Bauforschung Weimar (IAB) führt seit dem Jahr 2003 eine Messreihe mit Erdtemperaturen durch, aus der hervorgeht, dass die Temperaturen in 1,7 m Tiefe unter einer Straßendecke über längere Zeit im Jahr, bis in den Herbst hinein, über 25 °C liegen. In Deutschland befinden sich im öffentlichen Bauraum ca. 900.000 km Trinkwasser- und Gasleitungen. Interne Auswertungen von Bestandsdaten deutscher Versorgungsunternehmen haben ergeben, dass durchschnittlich rund 16 Prozent der Leitungen mit relevantem Nutzungspotenzial in den Nennweitenklassen DN 80 bis DN 300 dauerhaft stillgelegt worden sind. Bei einer durchschnittlichen Energieleistung von 2,5 bis 5 kW pro 100 m Leitungswärmesonde entspräche dies einem Energiepotenzial von ca. 3.600 bis 7.200 MW.

Die Sonneneinstrahlung aus dem All auf die Erde erfolgt mit einer Leistung von 342 W/m². Zwar entstehen durch die Reflexion an der Atmosphäre und der Erdoberfläche sowie durch die Absorption der Atmosphäre Verluste, gleichwohl werden rund 170 W/m² durch die Erdoberfläche absorbiert.

Die stadttechnische Infrastruktur wird durch die Erhöhung der oberflächennahen Erdtemperaturen in erheblichem Maße kapazitiv, qualitativ wie auch quantitativ beeinflusst. Da zum Beispiel Asphalt eine geringe Reflexion aufweist, werden hohe Energiepotenziale in Form von Wärmeenergie in befestigte Oberflächen und die darunter liegenden Schichten eingetragen.

Vom Deutschen Wetterdienst werden fortlaufend agrarmeteorologische Grunddaten, wie z. B. die Bodentemperatur, zur Verfügung gestellt. Diese Daten verdeutlichen die vorhandene Gefahr für die in diesen Bereichen verlegten Medienträger: Gerade Wasserversorgungsleitungen mit geringem Durchsatz sowie Mittel- und Hochspannungstrassen sind durch die Erwärmung des Bodens auf Werte von über 25 °C besonders gefährdet.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.