| Abstract |
Mit 21.600 Bohrmetern ist das “Berufskolleg in Duisburg” gegenwaertig das groesste in Betrieb befindliche Praxisbeispiel fuer Oberflaechennahe Geothermie in Deutschland. Insgesamt 180 Doppel-U-Sonden zwischen 110 und 130 m Bohrtiefe erzeugen 1,9 MW Heizung und 1,0 MW Kuehlung.DESIGNHeiz-Kuehl-VerhaeltnisDie groesste oekonomisch-oekologische Herausforderung bei der integralen Planung war die Entwicklung des optimalen Heiz-Kuehl-Verhaeltnisses unter Beruecksichtigung des ausgeglichenen Temperaturhaushaltes. Verschiedene Szenarien zwischen 10.000 und 24.000 Gesamtbohrmetern wurden dazu im Vorfeld betrachtet.Untergrund-TemperaturDie Bedeutung der Ausgangstemperatur zum Betriebsbeginn ist in Faellen grosser Geothermieanlagen zum Heizen und Kuehlen oftmals ebenso wichtig wie die Untergrundtemperaturen waehrend des Betriebs. Das Design fuer den Untergrundspeicher erfolgte in Abhaengigkeit von der maximalen Deckung an freier Kuehlung.SimulationEine Thermohydrodynamische Simulation zur Definition des Einflusses auf die Nachbargrundstuecke war zu Beginn des Genehmigungsprozesses erforderlich. Ein komplexes 3D-Modell wurde deshalb mit FEFLOW berechnet und mit den Genehmigungsbehoerden abgestimmt.BAU & BETRIEBBohrprozessBesondere Herausforderung waehrend Baus war zum einen die Koordination der Bohrarbeiten mit dem zeitgleich ausgefuehrten Tiefbau unter extremen Zeitdruck, andererseits Bohrungsabweichungen von der Horizontalen (in Extremfaellen bis 35 m) waehrend des BohrprozessesWaermepumpenkonzeptZur Deckung des Heizbedarfs wurden drei WP mit jeweils 529 kW und eine weitere WP mit 311 kW des Herstellers KWT (Viessmann Gruppe) als Kaskadenschaltung installiert. Zwei dieser WP sind in der Lage im aktiven Kuehlmodus zu operieren und dabei 1,038 MW Kuehlung zu liefern.SondenfeldDie insgesamt 180 Erdwaermesonden sind auf 15 Subfelder mit jeweils 12 Sonden aufgeteilt, was ein gleichzeitiges Heizen und Kuehlen ermoeglicht. Die Laenge der Sonden ist in Abhaengigkeit vom Druckverlust variabel.Gruenes KonzeptDas Berufskolleg wurde im Jahr 2010/2011 in einer nur 17monatigen Bauphase errichtet. Eigentuemer ist die Stadt Duisburg, waehrend der Betrieb fuer die kommenden 25 Jahre in einem Public-Private-Partnership-Modell durch die GOLDBECK PPP GmbH uebernommen wird. Das Gebaeude ist DGNB-zertifiziert. Ein detailliertes Monitoringsystem erlaubt die Erfassung und somit eine kontinuierliche Optimierung der Energiekosten.ZUSAMMENFASSUNGFuer das Design und den Betrieb grosser Erdwaermesondenfelder zum Heizen und Kuehlen ist eine integrale Planung eine wichtige Voraussetzung.PPP-Projekt bei der ONG sind weltweit selten, koennen aber, wie das vorliegende Beispiel zeigt, erfolgreich betrieben werden. Grundlage dafuer bildet ein intensives Monitoring. |