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Wärmeleitfähigkeit BB bei Feldkapazität (FK) - im Frühjahr

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs bei Feldkapazität (FK) - im Frühjahr und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Es werden die mittlere Wärmeleitfähigkeit als gewichtetes Mittel bis 2m Tiefe mit Wassergehalten bei Feldkapazität (pF 1,8) dargestellt. Sie entspricht den standortabhängigen, im Jahresverlauf höchsten Wärmeleitfähigkeiten wie sie im Frühjahr nach den Winterniederschlägen zu erwarten sind. Grundwasserstände wurden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden.

Wärmeleitfähigkeit bis 100 m Tiefe

Die Karte zeigt die spezifische Wärmeleitfähigkeit der Gesteine im Untergrund bis 100 m Tiefe. Sie wird in 17 Ergiebigkeitsstufen klassifiziert, von 4 W/(m*K), dargestellt. Die Klassifizierung erfolgt auf Grundlage der mittleren spezifischen Wärmeleitfähigkeit der anzutreffenden Gesteine im Untergrund in [W/(m*K)] bis 100 m Tiefe. Basis für die Berechnung der geothermischen Ergiebigkeit sind repräsentative Bohrungen aus dem Bayerischen Bodeninformationssystem (BIS). Anhand der lithologischen Beschreibung der Bohrungen, wie z. B. Sand, Kalkstein oder Granit, und der Grundwasserverhältnisse (trocken/gesättigt) werden den einzelnen Schichten bis in 100 m Tiefe entsprechende gemessene Wärmeleitfähigkeiten zugewiesen. Nachfolgend wird ein mittlerer Wert für die jeweilige Tiefenstufe angegeben und interpoliert. Der Datensatz stellt eine Grundlage für großräumige Betrachtungen dar und ersetzt nicht die Durchführung von Detailuntersuchungen.

Flankierung des Erdwärmepumpen-Rollouts für die Wärmewende durch eine bundesweite, einheitliche Bereitstellung von Geoinformationen zur oberflächennahen Geothermie in Deutschland

Der Ausbau der oberflächennahen Geothermie soll als Beitrag zur Loslösung von fossilen Brennstoffen im Wärmesektor gezielt gesteuert und unterstützt werden, indem hierzu die geologische Datenlage auf bundesweit einheitlichem Niveau verbessert und über das etablierte geothermische Informationssystem GeotIS öffentlich zugänglich zur Verfügung gestellt wird. Unter Einbindung der Staatlichen Geologischen Dienste sollen Ampelkarten erstellt werden, die das Nutzungspotenzial der oberflächennahen Geothermie deutschlandweit darstellen. Die Verschneidung von Erdwärmepotenzial mit Wärmebedarfsdichte soll eine ökologisch verträgliche Effizienzsteigerung und ökonomisch solide Ausbaupfade des Erdwärmepotenzials in Deutschland ermöglichen. Eine jährliche Abfrage zu neu installierten Erdwärmepumpen soll ergänzt werden. Neben der Ertüchtigung von GeotIS für die oberflächennahe Geothermie sollen weitere Datenmodelle, Konzepte und Empfehlungen entwickelt werden, um den Ausbau der oberflächennahen Geothermie voranzutreiben und zu stärken. Das LIAG ist federführender Projektpartner übernimmt die Gesamtorganisation, Kommunikation mit den SGDs und stellt das Projektbüro. Entsprechend seiner Kompetenz erfüllt das LIAG Aufgaben aus den Bereichen IT-seitige Umsetzung, Programmierung, Fortschreibung des GeotIS, Geothermik und Geologie.

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Vertikalabsorber und Materialoptimierung

Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.

Geothermisches Potenzial - spezifische Wärmeleitfähigkeit und spezifische Entzugsleistung 2017

Allgemeines In den vergangenen Jahren wurde die Erdwärme (Geothermie) in Berlin bereits vielfach genutzt. Seit dem Jahr 2004 stieg die Anzahl der Anlagen zur Nutzung der oberflächennahen Erdwärme von 132 auf rd. 3.500 Anlagen im Jahr 2018 (Stand 30.09.2018). Dieser Trend hält auch weiterhin an und stellt einen wichtigen Faktor beim Energiemix der künftigen Nutzung der erneuerbaren Energien dar. Die Erdwärme ist im Gegensatz zu den meisten anderen erneuerbaren Energieträgern wie Wind, Wasser oder Sonne eine Energieform, die unabhängig von Witterung, Tages- und Jahreszeit nahezu ständig zur Verfügung steht. Der Nutzung der oberflächennahen Erdwärme steht ein ganzes Spektrum von technischen Möglichkeiten zur Verfügung. Alle diese Verfahren benötigen eine Wärmepumpe, die in der Lage ist, die relativ niedrige Temperatur des Untergrundes bzw. des Grundwassers in diesen Tiefen von 8 – 11 °C mit Hilfe von mechanischer / elektrischer Energie auf ein für Heizzwecke geeignetes höheres Temperaturniveau zu bringen. Neben vielen anderen möglichen Verfahren wird heute in Berlin zu 93 % die Erdwärme mit vertikalen Erdwärmesondenanlagen erschlossen (siehe Abb. 1). Erdwärmesonden sind geschlossene Kunststoffrohrsysteme, die in Bohrlöchern installiert werden und in denen ein Wasser-/Sole-Gemisch zirkuliert, welches dem umgebenen, mit Grundwasser erfüllten Gestein die Wärme entzieht. Die Tiefe der Erdwärmesonden liegt in der Regel je nach geologischer und anlagenbedingter Voraussetzung zwischen 40 bis 100 m. Zur Erhöhung der Planungssicherheit dieser Erdwärmesondenanlagen werden hier Potenzialkarten zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit (Karten 02.18.1 – 02.18.4) und speziell für Einfamilienhäuser zur spezifischen Entzugsleistung (Karten 02.18.5 – 02.18.12) dargestellt. Hierin sind die dafür maßgeblichen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse subsummiert. Da der Einbau von Erdwärmesondenanlagen in den Untergrund potenziell mit einem Risiko der Grundwassergefährdung verknüpft ist, werden zum Schutz des Grundwassers bei der Errichtung einer solchen Anlage hohe wasserrechtliche Anforderungen an das Bohrverfahren, die anschließende Bohrlochabdichtung, Drucktests, Dokumentation etc. gestellt. Neuere Forschungsergebnisse, Schadensfälle sowie die stark gestiegene Anzahl der Erdwärmesondenanlagen bestätigen diese Gefährdung immer wieder. Da Berlin sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser und fast ausschließlich aus dem eigenen Stadtgebiet bezieht, werden deshalb bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage in dem dafür erforderlichen wasserbehördlichen Erlaubnisverfahren zum Schutz des Grundwassers besonders hohe Anforderungen gestellt. Näheres dazu unter www.berlin.de/sen/uvk/_assets/umwelt/wasser-und-geologie/publikationen-und-merkblaetter/merkblatt_geothermie.pdf Spezifische Wärmeleitfähigkeit Die spezifische Wärmeleitfähigkeit stellt das Vermögen des Gesteins dar, die Wärme weiter zu leiten. Sie ist eine der wichtigsten Kenngrößen im Zusammenhang mit der korrekten Dimensionierung der Erdwärmesondenanlage. Sie ist ein Maß dafür, wie schnell die entnommene Wärme über die im Untergrund anstehenden Gesteine nachgeliefert werden kann. Die Einheit wird in Watt pro Meter * Kelvin [W/mK] angegeben. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine gesteinsspezifische Eigenschaft, die vom Mineralgehalt, der Porosität und der Porenfüllung abhängt. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, deshalb haben trockene Sedimente oberhalb des Grundwasserspiegels eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Da Wasser hingegen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt, wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit des wassergesättigten Gesteins deutlich verbessert. In den Karten zur Wärmeleitfähigkeit sind deshalb die Grundwasserverhältnisse berücksichtigt. Spezifische Entzugsleistung Die spezifische Entzugsleistung ist im Gegensatz zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit eine Größe, die von zahlreichen speziellen Randbedingungen insbesondere vom gesteinsspezifischen Wärmetransportvermögen des Untergrundes, aber vor allem auch von technischen Größen der Erdwärmesondenanlagen wie der Anzahl der Betriebsstunden, der gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Anlagen, der Bohrlochgröße, der Wärmeleitfähigkeit der Verpressung u. a. abhängt. Die Einheit der spezifischen Entzugsleistung wird in Watt pro Meter [W/m] angegeben. Für eine Heizanlage ohne Warmwasseraufbereitung werden 1.800 Betriebsstunden pro Jahr [h/a] angesetzt; 2.400 h/a sind es bei Anlagen zusätzlich mit Warmwasseraufbereitung (s. u.). Grundwasserfluss Bei Erdwärmesonden ist ein hohes Wärmetransportvermögen des Untergrundes erwünscht, damit die dem Untergrund entzogene Wärme möglichst rasch aus der Umgebung nachgeliefert wird. Die Wärmenachführung erfolgt sowohl durch die Wärmeleitfähigkeit des Gesteins als auch durch den sehr geringen Grundwasserfluss. Da der Grundwasserfluss besonders für die großen Tiefen schwer bestimmbar ist und die (geringe) Fließgeschwindigkeit des Grundwassers zudem überall unterschiedlich ist, wird der Grundwasserfluss hier bei der Berechnung vernachlässigt. Damit sind die Angaben zur spezifischen Entzugsleistung konservativ ermittelt und können als Sicherheitszuschlag für die Sondendimensionierung angesehen werden. Im Übrigen gelten die Angaben zur spezifischen Entzugsleistung nur für die angegebenen Randbedingungen (s. u.).

Wissenschaftliche Analysen zu ausgewählten Aspekten der Statistik erneuerbarer Energien und zur Unterstützung der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik - Fachbericht Wärmepumpen

Elektrische Wärmepumpen sind ein dynamisch wachsendes Segment des Heizungsmarkts. Der Fachbericht dient insbesondere der Plausibilisierung und Weiterentwicklung der Statistik erneuerbarer Energien im Bereich Umweltwärme und oberflächennahe Geothermie in Deutschland. Es werden die Ansätze der Vorgängerstudien für die Themenfelder der thermischen Leistung und damit verknüpften Betriebsstundenäquivalente sowie für die Effizienz der Wärmepumpen diskutiert. Ergänzend werden neue Literaturquellen herangezogen sowie eigene Analysen zur Bewertung und Entwicklung der Datenbasis z.B. zum Einfluss der Witterung auf Wärmebedarf und Effizienz, erstellt.

Nutzungsbedingungen oberflächennaher Geothermie für Erdwärmesonden (bis 200 m Tiefe) in Niedersachsen 1 : 500 000

Die Karte "Nutzungsbedingungen oberflächennaher Geothermie - Erdwärmesonden" zeigt für die Erdwärmenutzung durch Erdwärmesonden eine Klassifikation in drei Flächenkategorien • keine Einschränkungsgründe beim LBEG für eine Erdwärmenutzung bekannt, • Einschränkungsgründe beim LBEG für eine Erdwärmenutzung bekannt, • Erdwärmenutzung unzulässig. Diese Einteilung wurde gemäß dem im Leitfaden "Erdwärmenutzung in Niedersachsen" beschriebenen Zulassungsverfahren zur Errichtung und zum Betrieb von Erdwärmesonden erstellt. Sie beinhaltet ausdrücklich keine Angaben zur technischen Erschließungsmöglichkeit von Erdwärme. Die Karte basiert auf den für das Land Niedersachsen verfügbaren Informationen zu allen Themen, die in der Legende zusammenfassend beschrieben sind und gilt für Bohrungen bis 200 m Tiefe. Die zuständige Untere Wasserbehörde prüft in den Gebieten, in denen beim LBEG Einschränkungsgründe bekannt sind, und in den Gebieten, in denen beim LBEG keine Einschränkungsgründe bekannt sind, anhand der erforderlichen Anzeige bzw. des Antrages und der Standortbedingungen, ob die Voraussetzungen für den Bau und Betrieb einer Erdwärmesondenanlage erfüllt sind. - In Gebieten, in denen dem LBEG keine Einschränkungen bekannt sind, prüft die Untere Wasserbehörde, ob ihr für den Standort weitere Informationen vorliegen, die nicht in der Karte des LBEG verzeichnet sind. Sind keine Einschränkungsgründe für das Erdwärmevorhaben gegeben, kann das geplante Vorhaben im Anzeigeverfahren bearbeitet werden. Hierbei sind die im Leitfaden „Erdwärmenutzung in Niedersachsen“ beschriebenen Anforderungen an Bauausführung und Betrieb für die Nutzung von Erdwärme (Anhang 1a) zu beachten. Ist am geplanten Standort durch Einschränkungsgründe eine Betroffenheit gegeben, wird die Anzeige als Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis gewertet, sofern der Antragsteller dies in seinem Antrag zum Ausdruck gebracht hat. Im Erlaubnisverfahren stellt die Untere Wasserbehörde im Rahmen einer wasserrechtlichen Einzelfallprüfung fest, ob und unter welchen Voraussetzungen eine Erdwärmenutzung möglich ist. Die Untere Wasserbehörde beurteilt, welche über die allgemeinen Anforderungen des Leitfadens hinausgehenden Auflagen im Rahmen einer Erlaubnis nach §§ 8, 9 WHG erteilt werden müssen. Der Antragsteller erhält in diesem Fall eine wasserrechtliche Erlaubnis mit Nebenbestimmungen. - In Gebieten, in denen dem LBEG Einschränkungen bekannt sind, (siehe Leitfaden „Erdwärmenutzung in Niedersachsen“, Standortfaktoren Kapitel 6) prüft die Untere Wasserbehörde zunächst, ob die angegebenen Einschränkungsgründe für das geplante Erdwärmevorhaben relevant sind oder am Standort nicht zutreffen, z. B. weil der Einschränkungsgrund in einer größeren Tiefe auftritt und die geplante Erdwärmeanlage diese Tiefe nicht erreicht. Sollte es am geplanten Standort durch diese Einschränkungsgründe keine Betroffenheit geben, prüft die Untere Wasserbehörde, ob am Standort weitere Informationen vorliegen, die nicht in der Karte des LBEG verzeichnet sind. Sind auch hier keine Einschränkungsgründe für das Erdwärmevorhaben gegeben, kann das geplante Vorhaben im Anzeigeverfahren bearbeitet werden. Hierbei sind die im Leitfaden „Erdwärmenutzung in Niedersachsen“ beschriebenen Anforderungen an Bauausführung und Betrieb für die Nutzung von Erdwärme (Anhang 1a) zu beachten. Ist am geplanten Standort durch Einschränkungsgründe eine Betroffenheit gegeben, wird die Anzeige als Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis gewertet, sofern der Antragsteller dies in seinem Antrag zum Ausdruck gebracht hat. Im Erlaubnisverfahren stellt die Untere Wasserbehörde im Rahmen einer wasserrechtlichen Einzelfallprüfung fest, ob und unter welchen Voraussetzungen eine Erdwärmenutzung möglich ist. Die Untere Wasserbehörde beurteilt, welche über die allgemeinen Anforderungen des Leitfadens hinausgehenden Auflagen im Rahmen einer Erlaubnis nach §§ 8, 9 WHG erteilt werden müssen. Der Antragsteller erhält in diesem Fall eine wasserrechtliche Erlaubnis mit Nebenbestimmungen. Die unterschiedlichen Ursachen für die Zuordnung eines Gebietes zu dieser Flächenkategorie sind in der Legende zusammenfassend aufgelistet. - In den unzulässigen Gebieten ist aufgrund der Nähe zu Wassergewinnungsanlagen die Nutzung von Erdwärme verboten. In diesen Gebieten wird in der Regel die Durchführung eines Erdwärmevorhabens durch die Untere Wasserbehörde abgelehnt. Die unterschiedlichen Ursachen für die Zuordnung eines Gebietes zu dieser Flächenkategorie sind in der Legende zusammenfassend aufgelistet. Sofern eine sichere Zuordnung eines Standortes auf der Basis der Karte nicht möglich ist oder es lokal sonstige Hinweise auf Bedingungen gibt, die die Nutzung oberflächennaher Erdwärme beeinflussen, gibt die Untere Wasserbehörde oder ggf. das LBEG auf Anfrage Hilfestellung. Die Daten dienen einer ersten Einschätzung zu den Nutzungsbedingungen für Erdwärmesonden und ersetzen nicht die konkrete Überprüfung im Rahmen des Anlagenbaus anhand der örtlich angetroffenen Verhältnisse. Weitere Informationen zu rechtlichen und technischen Grundlagen sind im „Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen“ (GeoBerichte 24) zu finden.

Oberflächennahe Geothermie von Bremen

Über Auswertemethoden werden aus geologischen Daten der Bohrprofilbeschreibungen die Wärmeleitfähigkeit und die potentielle Wärmeentzugsleistung abgeleitet. Dieser Datensatz wird nicht zum download bereitgestellt, bitte kontaktieren Sie uns.

Bohrtiefen der oberflächennahen Geothermie und Informationen zum wasserbehördlichen Vollzug

Die Bohrtiefenkarte stellt eine standortbezogene Grundlage für die Planung von Vorhaben der oberflächennahen Geothermie dar. Die zulässige Bohrtiefe für Erdwärmesonden wird durch die Höhenlage der Oberkante des Rupeltons bzw. im Bereich der Fenster des entsprechenden Höhenniveaus als Isolinien in Metern unter Geländeoberkante (m u GOK) mit einer Schrittweite von 10 Metern veranschaulicht. Weiterhin sind Hinweise des wasserbehördlichen Vollzugs gegeben. Die Karte entspricht dem aktuellen Kenntnisstand der Berliner Landesgeologie und wird fortgeschrieben.

Eignung oberflächennahe Geothermie

Grundlage zur Interpretation und Verständnis der dargestellten Ergebnisse bildet der Abschlussbericht der Studie „Wärmewende im Saarland – Status quo, Potenziale und Handlungsfelder (www.saarland.de/waermewende).Der Layer zeigt eine Übersicht über die hydrogeologischen und wasserwirtschaftlichen Nutzungsbedingungen für oberflächennahe Geothermie im Saarland auf Basis einer Ampelkarte zur Standortbeurteilung auf kommunaler Ebene. Die Ampelfarben unterscheiden folgende Kategorien: Grün: hydrogeologisch und wasserwirtschaftlich günstig Gelb: hydrogeologisch und wasserwirtschaftlich ungünstig (Einzelfallprüfung erforderlich) Rot: wasserwirtschaftlich unzulässig (Erdwärmekollektoren/-körbe nach Einzelfallprüfung möglich)

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