Pilotprojekt Tiefengeothermie
Die Erde besitzt nahezu umfangreiche Wärmereserven in erreichbarer Tiefe. Geologen gehen davon aus, dass man auch im Sauerland mit einer Temperaturzunahme von ca. 30°C je Kilometer Tiefe rechnen kann. Die Erdwärme in der Tiefe soll mithilfe einer „Leitung“, d.h. mit Hilfe einer sogenannten Tiefe-Erdwärmesonde (TEWS), mit höchstmöglicher Effizienz an die Erdoberfläche gefördert werden.
Herzstück der Anlage ist ein ca. 2.835 m tiefes Bohrloch, in dem ein geschlossenes Wassersystem zur Zirkulation gebracht wird. Das so erwärmte Wasser gibt seine Energie über einen Wärmetauscher an die Verbraucher ab. Die Verbraucher erhalten einen Anschluss an eine kostengünstige, regenerative Energiequelle zur Wärmeversorgung und Brauchwassererwärmung.
Die Tiefengeothermieanlage versorgt seit Anfang Februar 2012 erfolgreich das Freibad Nass mit heißem Wasser aus 2.835 m Tiefe.
Die aktuelle Förderquote liegt bei ca. eine Million Kilowattstunden pro Jahr und einer Vorlauftemperatur von ca. 48 Grad. Mit diesem heißen Wasser sichert das Freizeitbad Nass seinen Besuchern eine angenehme Raumtemperatur, ohne lange Transportwege und ständig erneuerbar. Die Energiewende ist hier konkret gelungen.
Das Projektbudget beläuft sich auf rund 3,35 Mio. EUR. Davon tragen die Stadtwerke Arnsberg 2,5 Mio. EUR und das Land NRW 0,85 Mio. EUR. Partner dieses Förderprojektes sind RWTH Aachen und die Firmen Daldrup & Söhne AG (Ascheberg) und aquatherm GmbH (Attendorn).
Phasen des Projektes
Tiefengeothermiebohrung erfolgreich abgeschlossen:
'Tiefste Geothermiebohrung in NRW'
Die Tiefengeothermiebohrung wurde am 25.01.2008 mit einer Tiefe von 2.835 m erfolgreich abgeschlossen. Es zeigte sich, dass das in dieser Tiefe liegende Gestein ca. 90 °C heiß ist. Die Bohrung wurde mit einem Stahlrohr und mit hoch wärmeleitfähigem Zement gesichert.
Die im Rahmen der Geothermiebohrung Arnsberg gewonnenen geologischen Erkenntnisse wurden ausgewertet und dienen als Grundlage für die weiteren Bauabschnitte. Es handelt sich um die tiefste Geothermiebohrung in Nordrhein-Westfalen.
Erforschung, Entwicklung und Einbau eines neuen Transportsystems für die Geothermie (Tiefe-Erdwärmesonde - TEWS)
Januar 2008 bis August 2008: Innenrohr war nicht praxistauglich
Außenrohr:
Während der Bohrung wurde das gesamte Bohrloch mit Stahlrohren ausgekleidet. So wurde verhindert, dass instabile Bereiche des durchbohrten Gesteins ins Bohrloch fallen. Die Stahlrohre bilden also das Außenrohr.
Innenrohr:
In der Zeit vom 31.07.2008 bis 05.08.2008 wurde ein Innenrohr als Transportleitung für das aufsteigende heiße Wasser eingebaut. Diese Transportleitung, die in der Mitte des Außenrohres bis in eine Tiefe von 2.825 m reicht, erwies sich nicht als praxistauglich und wurde wieder entfernt. Das Bohrloch blieb seitdem frei und ist mit Wasser gefüllt.
Januar 2009 bis November 2011: Moratorium
Wir haben uns mit der Bohrfirma darauf verständigt, Erfahrungen vergleichbarer Tiefengeothermieprojekte in Aachen und Zürich abzuwarten, die als Schlussfolgerung aus den Erfahrungen in Arnsberg „Transportleitungen" aus anderen Werkstoffen bzw. Baukonstruktionen entwickeln.
Das Geothermieprojekt in Zürich hat mittlerweile eine funktionierende Transportleitung aus glaserfaserverstärktem Kunststoff eingebaut.
Gegenwärtig prüfen wir mit der Bohrfirma, ob die Leistungsfähigkeit des „Innenrohres“ aus dem Geothermieprojekt in Zürich hinsichtlich des „Wärmeertrages“ gesteigert werden kann. In unserem Auftrag ermittelt die Ruhr-Universität Bochum die Wärmeeffizienz und die sich daraus ergebende Wirtschaftlichkeit verschiedener baulicher Varianten. Das Rohr wird anschließend noch einmal durch ein qualifiziertes Materialprüfungsinstitut auf mechanische und thermische Belastungen getestet.
Die ersten Ergebnisse aus Bochum liegen vor. Danach ist es möglich, mit der Lösung Zürich auch in Arnsberg erfolgreich zu sein.
Deshalb werden wir diese Lösung optimieren und haben Fachplaner beauftragt, die Einbindung der Wärme aus Geothermie optimal in die Haustechnik des Nass einzubinden.
Die Ergebnisse der Untersuchungen und Berechnungen des „Internationalen Geothermiezentrums“ der Ruhruniversität Bochum liegen vor. Danach ist es möglich, mit der Züricher Lösung etwa die Hälfte der geplanten Wärmeenergiemenge im NASS einzusetzen.
Dies reicht den Stadtwerken und den beteiligten Firmen allerdings nicht aus. Deshalb hat die Firma „Daldrup“ eine völlig neue Tiefe-Erdwärmesonde (TEWS) entwickelt, die gegenwärtig einem „Stresstest“ (mechanische und thermische Belastung) in einem Fachinstitut der Technischen Universität Clausthal-Zellerfeld ausgesetzt wird. Die Entwicklung stellt eine weltweite Neuheit dar.
Der Stresstest der Technischen Universität Clausthal-Zellerfeld ist abgeschlossen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse aller Versuche der letzten 3 Monate, dass die von der Firma Daldrup neu entwickelte Tiefenerdwärmesonde gute mechanische Eigenschaften hat und für den Einsatz im Projekt 'Große Wiese' geeignet ist. Außerdem hat die Technische Universität Clausthal-Zellerfeld theoretische Berechnungen angestellt. Diese bestätigen die praktischen Ergebnisse des Stresstests.
Zurzeit erarbeitet die Firma Daldrup für diese neue Sonde ein Einbaukonzept mit Kostenberechnungen, welches uns bis Ende Oktober vorliegen soll. Die Firma Daldrup geht davon aus, dass Einbau und Probebetrieb der völlig neu entwickelten Tiefe-Erdwärmesonde noch bis Ende 2011 möglich sind.
24.10.2011 - Öffentliche Vorstellung der neu entwickelten Tiefe-Erdwärmesonde (TEWS) für Arnsberg
Die von den Firmen Daldrup & Söhne AG (Ascheberg) und aquatherm GmbH (Attendorn) entwickelte Sonde wurde der Öffentlichkeit am 24.10.2011 vorgestellt.
Es handelt sich hierbei um ein Kompositrohr, dessen äußerer Mantel aus Stahl ist und das innere, wasserführende Rohr, aus Polypropylen (PP). Das äußere Stahlrohr gewährleistet die mechanische Stabilität, wogegen das PP-Rohr wegen seiner geringen Wärmeleitfähigkeit einen schnellen Transport des heißen Wassers an die Erdoberfläche garantiert.
Die Materialkombination, die hier eingesetzt wird, ist eine Weltneuheit. Sie wurde noch nie zuvor bei Tiefengeothermiebohrungen eingesetzt. Während die bisher angewendeten GFK-Rohre in den USA produziert und in den Niederlanden gefertigt wurden, wird das PP-Rohr in Attendorn produziert und auf der Baustelle in Arnsberg mit dem Stahlrohr zusammengefügt, was somit für uns eine „regionale und westfälische Lösung" bedeutet.
Die neue Erdwärmesonde wurde von der TU Clausthal-Zellerfeld rechnerisch und labortechnisch geprüft. Alle Tests sind positiv verlaufen und bestätigen, dass diese neu entwickelte Sonde für den Einsatz im Pilotprojekt Tiefengeothermie in Arnsberg geeignet ist.
Produktion der neu entwickelten TEWS
Die Firma aquatherm GmbH hat mit der Produktion des PP-Rohres begonnen. Das einbaufertige Rohr wird bis spätestens Mitte November 2011 zur Verfügung stehen.
Einbau der TEWS
Mit dem Einbau der neu entwickelten Tiefe-Erdwärmesonde (TEWS) ist im Dezember begonnen worden. Der Einbau erfolgt mittels leistungsfähiger Kräne und eines kleinen Gerüstes. Der weitere Aufbau einer Bohranlage ist hierzu nicht mehr erforderlich. Die Arbeiten werden nur werktags und tagsüber durchgeführt.
Der Einbau der Tiefe-Erdwärmesonde (TEWS) wurde in der ersten Februarwoche 2012 erfolgreich abgeschlossen! Die Sonde, eine Kombination aus Stahl und Kunststoff (Polypropylen), ist ohne nennenswerte technische Probleme bis zu einer Tiefe von 2.800 m niedergebracht worden. Die Bergbaubehörde hat die Arbeiten intensiv begleitet. Am 8. Februar 2012 hat die Firma Daldrup mit dem Einbau der Zirkulationspumpe begonnen. Zeitgleich erfolgen die hierfür erforderlichen, vorbereitenden Arbeiten in der Haustechnik des Freitzeitbades Nass.
Probebetrieb
Der Probebetrieb läuft seit 9. Februar 2012. Bitte beachten Sie hierzu die gemeinsame Presseerklärung der Stadtwerke Arnsberg, der Daldrup & Söhne AG und der aquatherm GmbH vom 21.03.2012, „Neue Energie für Arnsberg".
Wir gehen davon aus, dass das zur Verfügung gestellte Investitionsbudget von 3,35 Mio. EUR ausreicht.
Wir freuen uns ganz besonders, dass wir hier mit einer ’Westfälischen Lösung’, d.h. mit Unterstützung und Beteiligung von westfälischen Unternehmen aus Ascheberg, Attendorn und Arnsberg, dieses Pilotprojekt Tiefengeothermie gemeinsam erfolgreich umsetzen können.
22.06.2012: Zuverlässige Wärme aus 2.835 m Tiefe
Die Tiefengeothermieanlage liefert seit Anfang Februar erfolgreich heißes Wasser in das Freizeitbad Nass.
Das Planziel von 55°C heißem Wasser an der Erdoberfläche wurde erreicht. Mit diesem heißen Wasser sichert das Freizeitbad Nass seinen Besuchern eine angenehme Raumtemperatur, ohne gefährliches CO2, ohne lange Transportwege und ständig erneuerbar. Die Energiewende ist hier konkret gelungen.
