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Nutzung von Erdwärmekollektoren Geothermie SS 2012 Sebastian Degener, Tim Kirschnick Quelle:dwpp.de.

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Präsentation zum Thema: "Nutzung von Erdwärmekollektoren Geothermie SS 2012 Sebastian Degener, Tim Kirschnick Quelle:dwpp.de."—  Präsentation transkript:

1 Nutzung von Erdwärmekollektoren Geothermie SS 2012 Sebastian Degener, Tim Kirschnick Quelle:dwpp.de

2 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Agenda Energienutzung Bauarten Einflussfaktoren Dimensionierung Zusammenfassung

3 3 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Energienutzung Heizwärme WarmwasseraufbereitungWohnraumkühlung

4 4 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick m Solare Strahlungsenergie Quelle:openpr.de, geändert

5 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Quelle:http://www.stmwivt.bayern.de/fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/energie-und-rohstoffe/Geothermie.pdf Jahrestemperaturverlauf im Erdreich in 5 m Tiefe 8-12 °C

6 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Heizen Erdreich- Wärmetauscher Wärmepumpe/ Wärmepumpe- Wärmetauscher Fussboden-/Platten- /Radiatorheizung Heizen und Warmwasser ° C Quelle:Wärmepumpentestzentrum Schweiz, Stand Quelle:energieberatung-valtwies.de, geändert FußbodenheizungT Vorlauf 35 °C WarmwasserT Vorlauf 55 °C

7 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Spez. Wärmeentzugsleistung Heizen/Warmwasser Quelle:http://www.stmwivt.bayern.de/fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/energie-und-rohstoffe/Geothermie.pdf

8 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Kühlen Wärmepumpe- Wärmetauscher Fussboden-/Platten- /Radiatorkühlung Erdreich- Wärmetauscher Quelle:energieberatung-valtwies.de, geändert aktive Kühlung oder passive Kühlung

9 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Kollektorbauarten Flächenkollektoren Spiralkollektoren Erdwärmekörbe Grabenkollektoren Quelle:simaka.de, geändert

10 m m m 2 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Flächeneffizienz mittlere Leistungsabgabe W/m 2 Windkraftanlage 1 : Erdwärmekollektor 2 :35 Photovoltaik 1 :17 Flächeneffizienz 1.http://www.physik.uni-wuerzburg.de/fileadmin/ /did-dokumente/Windenergie_Vortrag_Prof_Peinke__Uni-Wue-Lehrerfortbildung_ pdf 2.http://www.stmwivt.bayern.de/fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/energie-und-rohstoffe/Geothermie.pdf Quelle: Quelle: openpr.de, geändert

11 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Sonderbauformen Kompaktabsorber Spiralkollektoren Quelle: Berning, Fa. Elektro-Schulten Quelle: Dokumente/energie-und-rohstoffe/Geothermie.pdf Sonder- bauformen mit geringem Flächen- verbrauch!

12 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Wichtige Größen Einflussfaktoren Spezifische Wärmekapazitätcp[J/(m3K)] Wärmeleitfähigkeitλ[W/(mK)] Hohe Wassersättigung (Bodenart, Niederschlagsmengen) Klimaregion Geometrie (Rohrdurchmesser, Verlegungstiefe, Kollektorart) KennwertSpezifische Entzugsleistung[W/m 2 ] ([W/m], [W]) möglichst hoch

13 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Kennwerte verschiedener Gesteine Quelle:http://www.stmwivt.bayern.de/fileadmin/Web-Dateien/ Dokumente/energie-und-rohstoffe/Geothermie.pdf

14 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Bodenbeschaffenheit Quelle:http://bdh-koeln.de/fileadmin/user_upload/informationsblaetter/Infoblatt_Nr_43_Maerz_2011_Auslegung_von_oberflaechennahen_Erdwaermekollektoren.pdf

15 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Eisbildung um die Kollektorrohre im Winter Erstarrungswärme kann genutzt werden Wärmeleitfähigkeit wird erhöht Ausbreitung des Eises nach oben nur bis zur natürlichen Eisschicht (Frostgrenze) sonst Hebungen/Senkungen des Erdreichs aufgrund von Spannungen Eisradien der einzelnen Rohre sollten im Frühjahr nicht mehr überlappen sonst Anstauung des Schmelzwassers und des Niederschlagswassers

16 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Temperaturverläufe, Eisbildung Quelle:http://bdh-koeln.de/fileadmin/user_upload/informationsblaetter/ Infoblatt_Nr_43_Maerz_2011_Auslegung_von_oberflaechennahen_Erdwaermekollektoren.pdf Quelle:http://www.umweltdaten.landsh.de/nuis/upool/ gesamt/geologie/geothermie_2011.pdf

17 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Abhängigkeit der max. Entzugsleistung Quelle:http://bdh-koeln.de/fileadmin/user_upload/informationsblaetter/ Infoblatt_Nr_43_Maerz_2011_Auslegung_von_oberflaechennahen_Erdwaermekollektoren.pdf

18 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Abhängigkeit der max. Entzugsleistung (Erklärung) Abhängig von Bodenart Bei kleinen Rohrabständen ist die Überlappung der Eisradien im Frühjahr beschränkendes Kriterium Eisausbildung bis zur natürlichen Frostgrenze kann beschränkende Größe sein Bei größeren Rohrabständen ist die minimale Soletemperatur entscheidend (Einfriergefahr der Wärmepumpe WP)

19 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Bei großen Rohrabständen sinkt die Entzugsleistung pro Fläche (weniger Kollektorrohre pro Fläche, Fläche wird nicht optimal genutzt) Größere Rohrradien bedeuten einen höheren Solestrom und eine größere Rohroberfläche für besseren Wärmeentzug Einfluss der Turbulenz bei größeren Rohrradien erhöht Wärmeübertrag an Sole Abhängigkeit der max. Entzugsleistung (Erklärung)

20 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Dimensionierung Quelle:http://www.umweltdaten.landsh.de/nuis/upool/gesamt/geologie/geothermie_2011.pdf

21 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Maximale Entzugsleistung (Tabellen) Erdwärmekorb Durchmesser 1,3 m, Höhe 1,3 m, Korbabstände 4 m, max. Entzugsleistung in W Kompaktabsorber Bezogen auf erforderliche Grundfläche, Mattenbreite 2 m, optimierter Mattenabstand Quelle:http://bdh-koeln.de/fileadmin/user_upload/informationsblaetter/ Infoblatt_Nr_43_Maerz_2011_Auslegung_von_oberflaechennahen_Erdwaermekollektoren.pdf

22 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Zusammenfassung Breite Einsatzfähigkeit Hohe Zuverlässigkeit Geringer Planungs- und Installationsaufwand Geringe Investitionskosten (ca. 300 /kW Heizleistung ohne WP) Hoher Flächenbedarf (1 – 2 fach) Effiziente Sonderbauformen Mittlere Jahresarbeitszahl bis 4 Spez. Entzugsleistung 10 – 40 W/m 2

23 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

24 Erdwärmekollektoren© Degener, Kirschnick Quellennachweis Stober und Bucher 2012: Stober, Ingrid; Bucher, Kurt: Geothermie. Springer Berlin Heidelberg. 2012


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