Nutzung von Erdwärme in Hennef Vortrag am 26-März 2008 in Hennef Dr.-Ing. Helmut Hoffmann Leiter des Amtes für Technischen Umweltschutz des Rhein-Sieg-Kreises Kaiser-Wilhelm-Platz 1, 53721 Siegburg Tel: 02241-132310 Fax: 02241-132218 E-Mail: helmut.hoffmann@rhein-sieg-kreis.de

Erdwärmesonden-Wärmepumpen Komplexes Gesamtsystem Einordnung: Die Wärmepumpe als ein möglicher, regenerativ gespeister Wärmeerzeuger Das Erdreich als eine mögliche Wärmequelle Erdwärmesonden als eine mögliche Technik Aber auch komplexes Wechselspiel zwischen: Gebäude Wärmebedarf Heizsystem Wärmepumpe Erdwärmesonden Erdreich Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Ausgangslage und Zielsetzung des Projekts Erhoffte Eigenschaften von Erdwärmesonden-Wärmepumpen-Anlagen: technisch ausgereift versorgungssicher leicht handhabbar wartungsarm sauber und ungefährlich ökologisch vorteilhaft sparsam und wirtschaftlich Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Sinnvolle Anwendungsgebiete für Wärmepumpenheizanlagen … vor allem für kleine Gebäude (EFH, 2FH, Kindergärten) und für zu klimatisierende Gebäude (Büros/Verwaltung, Museen, …) ... in Verbindung mit Niedertemperaturheizsystemen (Fußbodenheizung, Deckenheizung, Wandheizung) … vor allem in Neubauten … vor allem bei Verdrängung von Heizöl … bei einem günstigen Strombezugspreis … an emissionssensiblen Standorten (Kurorte, Innenstädte) Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Geothermische Nutzungssysteme Erdwärmekollektoren Zweibrunnensystem Flache Erdwärmesonde

Geothermische Nutzungssysteme Erdwärmekollektoren Quelle: LFU Bayern

Geothermische Nutzungssysteme . Zweibrunnensystem Quelle: www.geothermie.de

Geothermische Nutzungssysteme Flache Erdwärmesonde Quelle: Deutsche geophysikalische Gesellschaft

Geothermische Nutzung im Rhein-Sieg-Kreis Über 1000 Anlagen

Geothermische Nutzung in Hennef 82 Anlagen davon Erdsonden 77 2-Brunnensystem 1 Erdkollektoren 4

Geothermische Potential in Hennef Quelle: Geologischer Dienst NRW

Geothermische Potential in Hennef Flächeninfo

Genehmigungsgrundlagen Vereinfachtes Verfahren nach § 44 LWG Voraussetzungen: für Erdwärmepumpen außerhalb Wasserschutzgebieten für Anlagen mit einer Leistung < 50 kJ/s(=50 kW) bei Bohrtiefen < 100 m Unbelastetes Grundwasser

Genehmigungsgrundlagen Vereinfachtes Verfahren nach § 44 LWG Bedingungen: Antrag gemäß Formblatt Anlagen Bescheinigungen eines qualifizierten Unternehmens über Auswirkungen und Errichtung Genehmigung gilt als erteilt, wenn keine Ablehnung innerhalb drei Monate nach Eingang erfolgt Durchschnittliche Bearbeitungsdauer 3-6 Wochen Erlaubnis für 25 Jahre

Genehmigungsgrundlagen Standardverfahren mit Genehmigung Antragstellung wie bei dem vereinfachten Verfahren Erlaubnis mit Nebenbedingungen

Wasserschutzzonen in Hennef

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Die typische Klein-Anlage (EWS und WP-Anlage) Ø 2,2 (1 bis 5) Doppel-U-Rohr-Sonden mit Ø 88 m (30 m bis 200 m) Sondenlänge Ø Inbetriebnahme Wärmepumpe Anfang 2004 (1997 bis 2007) Heizleistung Wärmepumpe Ø 12,5 kW (1 kW bis 30 kW) > 50 % der Anlagen mit Elektro-Heizstab (Ø 6,7 kW Heizleistung) 85 % der Anlagen mit Pufferspeicher (Ø 560 Liter Volumen) 90 % der Anlagen mit Warmwasser-Erwärmung über Wärmepumpe 12 % der Gebäude auch über WP klimatisiert / gekühlt 96 % der Anlagen mit Sondervertrag für Strombezug Jahresstromverbrauch Ø 7.000 kWh (aus 121 Angaben) 9 % der Anlagen mit Wärmezähler (Unterlagen selten auswertbar) 22 % der Gebäude mit zusätzlicher solarthermischer Anlage (Ø 10 m2 Kollektorfläche) aus Ø 2002 Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Verwendete Wärmeträgerflüssigkeiten Überwiegend Wasser-Glykol (Glykolanteil 3 % bis 40 %) 5 Anlagen mit reinem Wasser (in unterschiedlichen Landkreisen) 3 Anlagen mit CO2 oder Propan (2 davon im LK Heilbronn) 2 Anlagen mit Kaliumcarbonat (beide im LK Breisgau-HSW) 1 Anlage mit Kochsalzlösung (im LK Heilbronn) Insgesamt 28 Anlagen (23 %) in Wasserschutzgebieten, davon: 19 Anlagen mit Wasser-Glykol (Glykolanteil 3 % bis 40 %) 4 Anlagen mit reinem Wasser 2 Anlagen mit Kaliumcarbonat 1 Anlage mit einer Kochsalzlösung 2 Anlagen ohne Angaben zur Wärmeträgerflüssigkeit Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Wärmepumpenheizleistung über Wohnfläche Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Risiken und Probleme Grundwasserschutz Vorab-Aufklärung über Risiken: 50 % Vertreter Untere Wasserbehörde bei Bohrung anwesend: 20 % Bei 1 Anlage zeitweise Vereisung/Hebungen/Setzungen des Erdreichs im Bereich der Zuleitungen (nach Erweiterung der Anlage behoben) Bei 1 Anlage Probleme durch Anbohren eines Artesers Bei ≥ 1 Anlage Verwendung nicht genehmigter Hinterfüllmaterialien Bei 4 Anlagen Sondenrücklauftemperatur < 0°C, bei 1 Anlage dauerhaft In Einzelfällen Niederbringung weiterer Bohrungen Nachfüllen von Wärmeträgerflüssigkeit: 18 % (meistens 1 x, 1 mal 2 x, 1 mal 3 x; von 0,5 Liter bis 20 Liter) Schichtenverzeichnis an LGRB übermittelt: > 81 % Leitfaden des Landes weitgehend unbekannt Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Risiken und Probleme Anlagenauslegung und -effizienz Probleme bei Planung (12 %), Genehmigung (17 %), Errichtung (23 %), Inbetriebnahme (19 %) und Betrieb (30 %); davon sind 80 % gelöst Bei ca. 6 Anlagen Unterdimensionierung von EWS und/oder WP Gefundene Jahresarbeitszahlen: 3,1 / 3,3 / 2,7 (3 Anlagen) Wartungsvertrag abgeschlossen: 2 % Motivation Wirtschaftlichkeit = 84 % tatsächlich: Stromverbrauch erfasst = 98 % Wirtschaftlichkeit (angeblich) verfolgt = 56 % Wärmezähler eingebaut = 9 % ex-post-Wirtschaftlichkeitskontrolle ≈ 0 % Note für Zufriedenheit mit Wirtschaftlichkeit = 1,4 Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Jahresstromverbrauch über Wärmepumpenheizleistung Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Ansatzpunkte für Verbesserungen Anlagenauslegung und -effizienz Vorbemerkung: Wärmepumpen weisen gegenüber konkurrierenden Wärmeerzeugungssystemen keine speziellen Probleme auf, beinhalten jedoch die Gefahr einer inakzeptablen Jahresarbeitszahl! Gewährleistung für EWS-Auslegung und Anlageneffizienz: Vertrag mit einem Partner mit langjähriger Erfahrung gute Referenzen des Partners und der Unterauftragnehmer frühzeitige Abstimmung der Beteiligten untereinander bei Bauträgern: Heizung gesondert beauftragen? Heizsystemtemperaturen minimieren (Wärmeschutz, Umbauten, Einstellungen) Notwendigkeit Pufferspeicher hinterfragen Minimierung Glykolanteil in Wärmeträgerflüssigkeit Benutzerfreundlichere Bedienung WP-Anlage regelmäßige Kontrolle Stromverbrauch (mindestens monatlich) Einbau und regelmäßige Ablesung Wärmezähler Angebot Fernüberwachung durch Anbieter Bereitstellung neutraler Informationen (v. a. Anlageneffizienz, Stromverbrauch/Jahresarbeitszahl) Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW Erfahrungswerte aus Baden-Württemberg Ansatzpunkte für Verbesserungen bei Bohrunternehmen Vorbemerkung: Spezielle Überwachung und Kontrolle der Bohrunternehmen wegen hoher (auch finanzieller) Risiken ratsam! unabhängige Überwachung des Bohrunternehmens (z. B. durch Untere Wasserbehörde, Sachverständigen, Geologen)! offene Benennung der Risiken in Gesprächen und Unterlagen neutrale Musterausschreibung, neutraler Mustervertrag Abpufferung / Gestaltung der Wartezeit bis Bohrbeginn Minimierung der Schmutzentwicklung beim Bohren und beim Abtransport des Bohrguts Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur BW

Quellenangaben: 1.Studie im Auftrag des Landes Baden-Würtemberg Ergebnisse der Evaluierung von 150 bestehenden Erdwärmesonden-Wärmepumpenanlagen Dr.-Ing. Martin Sawillion KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH Kaiserstr. 94 a 76133 Karlsruhe 2.Gothermische Potentiale in NRW CD-Rom Geologischer Dienst NRW De-Greiff-Str. 195 47803 Krefeld Tel.-Nr. 02151-897-0