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Errichtung einer Anlage zur Beheizung der Gewächshäuser einer Gärtnerei mittels erdgasbetriebener Wärmepumpen, die im Grundwasser gespeicherte Erdwärme nutzbar machen

Bei dem Pilotvorhaben der OCER Energie GmbH im niedersächsischen Zetel (Kreis Friesland/Niedersachsen), wird die im Grundwasser gespeicherte Erdwärme genutzt, um Gewächshäuser einer Gärtnerei ganzjährig, kontinuierlich mit Wärme zu versorgen. Damit kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Erdgasheizung rund die Hälfte des Brennstoffs eingespart werden. Der Ausstoß an klimaschädlichem Kohlendioxid wird um rund 368 Tonnen pro Jahr verringert. Die im Rahmen des Vorhabens benötigte Wärmeenergie soll mittels erdgasbetriebener Wärmepumpen Brunnenwasser aus rund 30 Meter Tiefe, das ganzjährig ca. 10 Grad Celsius warm ist, gewonnen werden. Zusätzlich soll auch die Abwärme der Gasmotoren genutzt werden. Da an sonnenscheinreichen Tagen eine Beheizung der Gewächshäuser nicht nötig ist, wird die Wärme in dieser Zeit in Wassertanks gespeichert und je nach Bedarf zugeführt. Das Vorhaben kann ein Modell für eine Vielzahl von anderen Gärtnereien und Einrichtungen sein, bei denen die benötigte Energie oft die größten Kosten verursacht und Grundwasser in ausreichender Menge zur Verfügung steht.

Entzugsleistung/-energie bei 10 m Brunnenabstand (GWWP)

Die Karte zeigt die thermische Entzugsleistung (in kW) von Grundwasserwärmepumpen (GWWP) für ein Brunnenpaar mit 10 m Abstand (Förderbrunnen zu Schluckbrunnen) und 5 K Temperaturspreizung. Zudem wird in der Objekt-Information die thermische Entzugsenergie (in MWh/a) bei 1.800 Jahresbetriebsstunden wiedergegeben.

Entzugsleistung/-energie bei 100 m Brunnenabstand (GWWP)

Die Karte zeigt die thermische Entzugsleistung (in kW) von Grundwasserwärmepumpen (GWWP) für ein Brunnenpaar mit 100 m Abstand (Förderbrunnen zu Schluckbrunnen) und 5 K Temperaturspreizung. Zudem wird in der Objekt-Information die thermische Entzugsenergie (in MWh/a) bei 1.800 Jahresbetriebsstunden wiedergegeben.

Datengüte Potenzial Grundwasserwärmepumpen

Die Karte zeigt die Qualität der Ausgangsdaten zur Ermittlung des geothermischen Potenzials für Grundwasserwärmepumpen.

Nutzungsmöglichkeiten Grundwasserwärmepumpen

Grundwasser-Wärmepumpen nutzen direkt die im Grundwasser gespeicherte Wärmeenergie, indem ein oberflächennahes Grundwasserstockwerk über einen Förder- und einen Schluckbrunnen erschlossen wird. Durchlässigkeit und Ergiebigkeit des zu nutzenden Grundwasserleiters beeinflussen die Dimensionierung und Wirtschaftlichkeit der Brunnen und der Wärmepumpe. Je ergiebiger ein Grundwasserleiter, desto mehr Wasser und damit Wärme bzw. Kühle kann entnommen werden. Die chemischen Eigenschaften des Grundwassers können sich auf die Lebensdauer des Förder- und Schluckbrunnens sowie der Wärmepumpe auswirken. Dies betrifft insbes. Eisen und Mangan (Brunnenverockerung) sowie pH-Wert, Magnesium und Sulfat (Betonaggressivität). Diese Karte gibt einen ersten Überblick über die Nutzungsmöglichkeiten der oberflächennahen Geothermie mittels Grundwasserwärmepumpen. Klassifiziert wird aufgezeigt, an welchen Standorten der Bau und Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe voraussichtlich möglich ist, voraussichtlich nicht möglich ist oder eine Einzelfallprüfung durch die Wasserbehörde erfolgen muss. Der Datensatz stellt eine Grundlage für großräumige Betrachtungen dar und ersetzt nicht die Durchführung von Detailuntersuchungen.

Standorteignung Oberflächennahe Geothermie

Erdwärme aus bis zu 400 Metern Tiefe wird als oberflächennahe Geothermie bezeichnet. Die Genehmigung und die Wirtschaftlichkeit der Nutzung sowie die Art der eingesetzten Technik hängen von den jeweiligen geologischen Gegebenheiten und von den Grundwasserverhältnissen ab. Die Karte vermittelt eine erste Übersicht über die Standortbedingungen und Nutzungsmöglichkeiten für Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren und Grundwasserwärmepumpen. Der Datensatz stellt eine Grundlage für großräumige Betrachtungen dar und ersetzt nicht die Durchführung von Detailuntersuchungen.

EWA: Grundwasser-Wärmetauscheranlagen

Die Karte leistet eine Standortbewertung für die wasserrechtliche Erlaubnisfähigkeit von Grundwasser-Wärmetauscheranlagen (Grundwasserwärmepumpen).

Mikroprojekt: Erstellung einer Machbarkeitsstudie als Nachweis der technischen Machbarkeit und der Genehmigungsfähigkeit der Nutzung von versalzenem und eisenhaltigem Grundwasser der Oberen Braunkohlensande als Wärmequelle für Wärmepumpen am Beispiel eines Hamburger Quartiers-Wärmenetzes

Ziel des Mikroprojekts ist es, mit Hilfe eines Grundwasserströmungs- und Wärmetransportmodells für den Standort in einem iterativen Prozess eine geothermische Nutzung der OBKS zu simulieren und zu optimieren (Abstände zwischen Brunnen, Brunnenanzahl, Temperaturdifferenzen, Förderdaten etc.). Mit dem Modell ist die Entnahme und Wiedereinleitung von Grundwasser für die Wärmegewinnung über einen Betriebszeitraum von mindestens 25 Jahren abzubilden. Wärmeentzugsraten aber auch Auswirkungen auf die Grundwassertemperatur im Umfeld sind zu prognostizieren. Ebenso sind die hydro-chemischen Auswirkungen und Gegebenheiten zu erfassen und die Anlagentechnik im Hinblick auf die besonderen Standortanforderungen zu konzeptionieren. Die Arbeiten sind Grundlage für die wasser-rechtliche Genehmigungsfähigkeit und für eine finale Investitionsentscheidung zur Implementierung einer Grundwasser-Wärmepumpe als Teil des Erzeugerkonzepts.

THERMOSTRESS - Konzeptionelle Entwicklung eines Bewertungs- und Vorhersageansatzes für Grundwasserökosysteme unter thermischem Stress

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die thermische Untergrundnutzung, z. B. durch Grundwasserwärmepumpen oder thermische Aquiferspeicher, spielt eine wichtige Rolle bei der Wärme- und Kältewende. Die dadurch verursachten Temperaturänderungen können, ebenso wie steigende Grundwassertemperaturen aufgrund klimatischer Veränderungen, den natürlichen Zustand der Grundwasserökosysteme beeinträchtigen. Trotz stark gestiegener Anforderungen an die Genehmigungsbehörden sind fachlich begründete Bewertungsverfahren und konkrete Verwaltungsvorschriften für die thermische Untergrundnutzung derzeit nicht verfügbar. Im Projekt 'Thermostress' wird daher untersucht, ob es in den letzten Jahrzehnten in Baden-Württemberg Veränderungen in der Grundwasserfauna aufgrund von Temperaturänderungen gab, und welche Methoden sich für die Untersuchung dieses Zusammenhangs eignen. Daneben befasst sich 'Thermostress' mit der Frage, ob sich daraus Handlungsempfehlungen für die nachhaltige Nutzung des Grundwassers ableiten lassen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden Das Vorhaben gliedert sich in vier Arbeitsschritte: (1) Entwicklung eines neuen temperatur-basierten Bewertungsindex für den faunistischen Zustand des Grundwassers, (2) Erhebung und Auswertung von faunistischen und abiotischen Freilanddaten, (3) Entwicklung von Modellansätzen für die Vorhersagen von Grundwassertemperaturen, sowie den thermisch-ökologischen Zustand von Grundwassermessstellen und (4) Erarbeitung von Vorschlägen zur weiteren Erprobung der Ansätze, sowie zur Überführung in die Planungs- und Genehmigungspraxis.

EnOB: Plusenergieschule Stuttgart - Monitoring und Betriebsoptimierung der Plusenergieschule in Stuttgart, Teilvorhaben: Betriebsoptimierung und Projektkoordination

Um den Plusenergiestandard der Uhlandschule in Stuttgart-Rot zu erreichen, wurde die komplette Hüllfläche hochwertig gedämmt. Sämtliche Böden gegen Erdreich und das Dach wurden mit Vakuumdämmplatten ausgerüstet. Die Fenster sind mit einer Dreischeibenverglasung ausgestattet. Es wurde ein hybrides Lüftungskonzept umgesetzt: Im Sommer wird über die Fenster manuell gelüftet und in der Heizperiode sorgen bedarfsorientierte Einzelraumlüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung für frische Luft. Mit einem intelligenten Nachtlüftungssystem wird die sommerliche Überwärmung der Klassenräume verhindert. Die Fensterflügel für die Nachtlüftung sind mit Motoren ausgestattet und ermöglichen in den Nachtstunden eine Querlüftung durch die Räume. Vor den Fenstern sind Jalousien mit Lichtlenkung sowie einer erhöhten Windbelastung installiert. Die Wärmebereitstellung erfolgt über vier Sole-/Wasserwärmepumpen in Kombination mit einem Niedertemperatur-Flächenheizsystem. Die Wärmepumpen entnehmen aus über 52 Erdsonden mit einer Tiefe von 90 m der Erde Wärme. Zwei Wärmepumpen versorgen das sanierte Hauptgebäude und zwei weitere den Erweiterungsbau. Neben der hocheffizienten Bau- und Anlagentechnik ist das Gebäude mit energiesparenden Geräten im IT- und Servicebereich ausgestattet. In die Energiebilanz fließt der gesamte Nutzerstrom mit ein. Zur Regelung der eingebauten Technik ist eine Gebäudeleittechnik (GLT) installiert. Für die Validierung der umgesetzten Maßnahmen sowie zur Nutzerakzeptanz ist ein zweijähriges Monitoring sowie eine Betriebsoptimierung geplant. Es soll zudem die Effizienz der umgesetzten Maßnahmen bewertet werden. Darüber hinaus sind weitere Detailuntersuchungen vorgesehen. Erkenntnisse aus den Detailuntersuchungen und dem Monitoring sollen für eine Betriebsoptimierung und Anpassung der Gebäudeleittechnik genutzt werden.

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