Materialuntersuchungen zur Abdichtung von Erdwärmesonden im Hinblick auf den Grundwasserschutz

Projektleitung:Prof. Dr. rer. nat. Lutz Müller
Kooperation:Bohrfirmen, Baustoffhersteller, RWTH Aachen
Laufzeit:seit 2003
Frei zugängliche Publikationen:Müller, L.: Geotechnische Anforderungen an die Qualität und Ausführung von Erdwärmesonden. In: Otto, F.: Veröff. 16. Tagung f. Ingenieurgeologie, Bochum 2007
Müller, L.: Qualitätsanforderungen an die Hinterfüllbaustoffe für Erdwärmesonden.- Geothermische Vereinigung, Geothermiekongress, Karlsruhe 2008

Hintergrund

Die steigenden Preise für Erdöl und Erdgas und die Notwendigkeit den Klimawandel zukunftsverträglich zu beeinflussen, treiben weltweit die Nutzung der Geothermie voran. Zur Bereitstellung von Heizwärme hergestellte Bohrungen für erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen durchteufen häufig grundwasserführende Gesteinshorizonte. Die sinnvolle Energienutzung muss dabei mit dem notwendigen Grundwasserschutz in Einklang gebracht werden. Durch die Bohrung dürfen keine Schadstoffe ins Grundwasser eingetragen werden. Grundwasserstockwerke müssen sicher und dauerhaft voneinander getrennt werden.

Ziele

Ziel des Vorhabens war und ist es, Anforderungen an den Einbau von Erdwärmesonden für die geothermische Energiegewinnung zu entwickeln, die in Bezug auf die Langzeitfunktion der Anlage und auf den Grundwasserschutz optimiert sind. Dazu werden speziell für die Einbautechnik und die Beschaffenheit der einzubauenden Materialen besondere Prüfkriterien erarbeitet, die Eingang in die derzeit neu erstellten technischen Regelwerke finden sollen.

Methoden

Zur Untersuchung der Baustoffe, die beim Einbau von Erdwärmesonden zur Hinterfüllung der Sondenrohre im Bohrloch Verwendung finden, werden im Labor an Prüfkörpern die Kenngrößen ermittelt, die einerseits den unterschiedlichen thermischen Einsatzbedingungen der Erdwärmesonden Rechnung tragen und andererseits die notwendige Abdichtungswirkung und weitere Anforderungen an den Grundwasserschutz erfüllen. Neben der Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit in speziell für niedrige Durchlässigkeiten geeigneten Triaxial-Prüfgeräten ist dabei die Untersuchung des Frost-Tau-Wechsel-Verhaltens der Hinterfüllbaustoffe von Bedeutung.