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.
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.
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.
Die Gewinnung von oberflächennaher Erdwärme erfolgt u. a. über Grundwasserwärmepumpen. Für eine Grundwasserwärmepumpe werden zwei Bohrungen, der sogenannte Förder- und Schluckbrunnen im Abstand von mindestens 15 m abgeteuft. Üblicherweise werden in den Brunnen Filterohre sowie Kies und Tonabdichtungen eingebaut, die das Versanden bzw. Zusetzen durch Feinpartikel verhindern. Die Tiefe der Bohrung richtet sich nach der Höhe des Grundwasserspiegels aus dem das Grundwasser durch den Förderbrunnen gepumpt und zur Wärmepumpe gefördert wird. Um die Effizienz der Grundwasserwärmepumpe zu gewährleisten sollte die Tiefe der Brunnen 15 m nicht maßgeblich überschreiten. Nach dem Wärmeentzug durch die Wärmepumpe wird das geförderte Wasser über einen Schluckbrunnen dem Grundwasser zurückgeführt. Bei der Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle müssen die gesetzlichen Vorschriften des Gewässerschutzes unbedingt beachtetet werden. Zudem muss das Grundwasser eine bestimmte Qualität aufweisen, um eine Verockerung der Brunnen zu vermeiden. Dargestellt sind die im Bayerischen Bodeninformationssystem erfassten Grundwasserwärmepumpenbohrungen. Diese umfassen sowohl die Förder- als auch die Schluckbrunnen. In den Kurz- und Detailinformationen zu den Grundwasserwärmepumpen werden neben ausgewählten Stammdaten unter anderem Informationen zum Grundwasser, zur Tiefenlage der Gesteinsschichten, Gesteinsansprache nach DIN 4023 und Stratigrafie aufgeführt. Diese Daten können bei der Datenstelle des Bayerischen Landesamtes für Umwelt nach Prüfung der datenschutzrechtlichen Bestimmungen kostenpflichtig (entsprechend der Umweltgebührenordnung) bestellt werden.
The rhizosphere, the soil under the direct influence of active plant roots, differs in many aspects from the bulk soil due to root, microbial and fungal activities. Most mechanistic rhizosphere research has been undertaken in microcosms, often in the absence of soil. The understanding of mechanistic processes in the rhizosphere soil is therefore highly fragmented. The use of micro-techniques for the collection of soil solution enables non-destructive in situ observation of soil solution chemistry at high spatial and temporal resolution. Micro suction cups were used successfully in conjunction with rhizoboxes that allow observing the development of root systems through a transparent front plate and allow a localized sampling of soil solution. Suction cups cannot only be used to extract solution from soils but also to inject small amounts of solution. Single-well injection-withdrawal tests, called 'push-pull' tests, have been used since many years for the quantitative determination of a wide rang of aquifer physical, biological and chemical characteristics. In a push-pull test a prepared solution containing one or more solutes and a non-reactive tracer is injected into the aquifer using an existing well; the test solution/ groundwater mixture is then extracted from the same location. Similar to investigations of subsurface microbial activity in aquifers, the scientific community agrees that in situ techniques are needed for rhizosphere research. This project aims to combine micro-suction cups with the push-pull test to create a miniaturized system that will be applicable to study reactions in the rhizosphere. It also aims for the first time to apply a push-pull test to investigate soil solution under unsaturated conditions. These micro-push-pull tests will allow us to get not only concentrations of solutes in the rhizosphere but to study in situ reactions in the rhizosphere at defined distances from the root. This project is based on the combined expertise on rhizosphere sampling and reactions in the Soil Protection Group and the expertise of the Soil Biology group on aquifer push-pull tests and the in situ investigation of microbial activity. The new micro push-pull test is expected to yield new in situ information not only of concentrations in solution but especially of reaction and exudation rates under conditions as undisturbed as possible.
Im Rahmen vieler Berg- und Tiefbauvorhaben, die im Tagebau und in offenen Baugruben realisiert werden, müssen Gebirgsschichten zunächst entwässert werden, um die Abbaggerung, den Transport der Massen und die Verkippung zu ermöglichen. Diese Entwässerung erfolgt heute vorwiegend über Vertikalfilterbrunnen. Da besonders in geringmächtigen Grundwasserleitern die durch einen Einzelbrunnen lösbare Wassermenge begrenzt ist und Vertikalfilterbrunnen mit einer Flächeninanspruchnahme direkt über dem Ort der Wasserfassung einhergehen, finden die Möglichkeiten der horizontalen Entwässerung unter Nutzung der verlaufsgesteuerten Horizontalbohrtechnik ein steigendes Interesse. Es besteht ein hohes Potential, durch den Einsatz weniger verlaufsgesteuerter Horizontalfilterbrunnen die Entwässerungsleistung vieler Vertikalfilterbrunnen zu erreichen, einhergehend mit wesentlichen Reduzierungen im Material- und Energieeinsatz, Flächenverbrauch sowie einer Schonung der Grundwasserressourcen. Daher beschäftigte sich bereits die erste Projektphase mit Fragen der Anströmung zu verlaufsgesteuerten Filterbrunnen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden in der zweiten Projektphase Fragen der hydraulischen Wirkung der Elemente geklärt, Betrachtungen zur Umweltrelevanz sowie zur wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit untersucht und die Übertragung der Ergebnisse auf den Betriebsmaßstab betrachtet. Durch numerische Modellierungen und Technikumsversuche wird die Bedeutung der Berücksichtigung der Zweiphasenströmung (Luft-Wasser) im Vorhaben überprüft. In Abhängigkeit vom Resultat werden die Erkenntnisse für die Nutzung in einem auf der Einphasenströmung basierenden Modellsystem von praktischer Relevanz beispielhaft aufbereitet und umgesetzt. Ebenfalls werden die Möglichkeiten, die sich bei Entwässerungsszenarien mit mehreren Grundwasserleitern aus Kombinationen von vertikalen Sickerbrunnen und verlaufsgesteuerten Horizontalfilterbrunnen ergeben, untersucht. Die Praxisrelevanz des untersuchten Verfahrens soll mit einem im Betriebsmaßstab durchzuführenden Feldversuch belegt werden. Die Versuche werden durch numerische Modellierungen begleitet und modellgestützt durchgeführt. Die diesbezüglichen Untersuchungen sind gleichzeitig Bestandteil der generellen Arbeiten an der Herausstellung der wirtschaftlichen und umweltbezogenen verfahrensimmanenten Effekte.
Eine potentielle Maßnahme zur Reduzierung der Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphäre ist die Speicherung von Kohlendioxid (CO2), abgetrennt aus Kraftwerksabgasen, in geologischen Formationen. Das CO2 soll jahrhundertelang im Untergrund gespeichert bleiben. Bei den Bedingungen, die in solchen Formationen herrschen, ist CO2 in der Regel leichter als Wasser. Daher besteht die Gefahr, dass das gespeicherte CO2 durch undichte Stellen in den Deckschichten entweicht. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung des Abdichtens einer beschädigten oder geklüfteten Deckschicht in der Nähe des Injektionsbrunnens in einer CO2 Lagerstätte, wobei das Abdichten mit Hilfe von Biofilmen erfolgen soll. Dazu wird ein Konzept zur Modellierung der Anreicherung von Biomasse in einem porösen Medium auf der Darcy-Skala entwickelt. Das Konzept muss die Vermehrung der Bakterien, deren Ablagerung am Feststoff, Austragung der festsitzenden Biomasse und die damit einhergehenden Veränderungen der hydraulischen Eigenschaften des porösen Mediums berücksichtigen. Das entwickelte Modell könnte aber z.B. auch Anwendung finden bei der biologischen Altlastensanierung.
Overexploitation of aquifers and depletion of groundwater quality is becoming more and more important worldwide. Artificial recharge can help to avoid these problems. Worldwide injection wells are used to infiltrate surface water into aquifers. The main problem using this technique is clogging of the well screen, filter and the nearby aquifer which results into a decrease of hydraulic conductivity of the aquifer. Clogging is mainly caused by physical deposition of fine particles at the aquifer matrix, by geochemical reactions, air entrapment and growth of biofilms. The pore volume is reduced by these processes and therefore the hydraulic conductivity of the aquifer. A possibility for redevelopment of the aquifer is back-washing which allows rising the hydraulic conductivity again. More or less each process has been investigated experimentally but the interactions of all processes are rarely addressed. A numerical model is necessary to analyse all the different effects causing clogging. The model will allow taking precautions in terms of quality of infiltration water and how to redevelop already clogged wells as important criteria for the selection of appropriate measures for groundwater recharge. Keywords: artificial recharge, clogging processes
Auf dem Gelände des ehemaligen Hydrierwerks Zeitz wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens SAFIRA II eine thermische Pilotsanierung durchgeführt mit dem Ziel, die Auswirkung einer teilweisen Sanierung des Schadensherds ( Partial Source Removal ) auf die Schadstoffemission zu untersuchen. Die Leitung des Pilotversuchs oblag dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH, UFZ, Department Grundwassersanierung. Ziel der von VEGAS, Universität Stuttgart durchgeführten thermische Pilotsanierung war eine Reduzierung der Schadstoffmasse und Bodenluftkonzentration um mehr als 95% durch Überschreiten einer mittleren Temperatur von 75°C im Sanierungsfeld (ca. 1500 m3 Boden). Hierfür war das Erzielen einer thermischen Reichweite von mehr als 2,5 m Radius (um die einzelnen Injektionsbrunnen) in der gesättigten Zone Voraussetzung. Insgesamt konnten aus dem Pilotfeld über 7800 kg Benzol innerhalb von 6 Monaten entfernt werden. Die Pilotsanierung wurde in verschiedenen Betriebsphasen durchgeführt. Während der kalten Bodenluftabsaugungs- und Air-Sparging-Phase nach Installation des Sanierungsfeldes wurden ca. 59% der insgesamt entfernten Schadstoffmasse ausgetragen. Der Anteil der anschließenden thermischen Sanierung der gesättigten und ungesättigten Zone lag bei 2.823 kg (41%). Die angestrebten mittleren Temperaturen in der ungesättigten und gesättigten Zone konnten mit annähernd 90°C deutlich überschritten werden. Die Dampfausbreitung in der gesättigten Zone übertraf mit über 5 m radiale Reichweite die auf Grund konservativer Berechnungen erwartete Ausbreitung von ca. 2 - 2,5 m. Die Konzentrationen in der extrahierten Bodenluft zu Beginn der Maßnahme lagen bei ca. 60 g/m3, während der Abkühlphase waren sie kleiner 200 mg/m3. Über eine Bodenluftbeprobung während der Abkühlphase konnte eine Sanierungseffizienz von über 99% nachgewiesen werden. Die über Gleichgewichtsberechnungen ermittelte Restbelastung lag bei 0,16 mg Benzol je kg Boden. Diese konnte im Rahmen einer Bodenbeprobung nach dessen Abkühlung mit einem Benzolgehalt von 0,1 mg/kg Boden in der ungesättigten Bodenzone verifiziert werden. Im Bereich der gesättigten Zone lag die Restbelastung bei 2,2 mg/kg Boden. Die Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser konnten während der Anwendung um 75% reduziert werden. Basierend auf der Pilotanwendung wurden spezifische Sanierungskosten im Bereich von 80 EUR/to Boden für ein Bodenvolumen von 14.000 m3, bzw. 95 EUR/to Boden für ein Volumen von 8.000 m3 ermittelt.
Geothermische Energie stellte eine zunehmend interessante Option zur Bereitstellung von CO2-freier Energie dar. Im Unterschied zur hydrothermalen Erdwärmenutzung, bei welcher durch Entnahme- und Schluckbrunnen die thermische Energie des Grundwassers genutzt wird, kommt bei Erdwärmesonden ein Wärmeträgermedium zum Einsatz, das in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird und somit nicht direkt mit dem Grundwasser in Kontakt kommt. Bei Ein- und Mehrfamilienhäuser werden diese Sonden als Kollektoren in geringer Tiefe verlegt. Bei Wohnhausanlagen werden Erdwärmesonden bis zu 800 m in die Tiefe getrieben. In der Tiefen Geothermie (bis 4000 m und tiefer) ist die Adaptierung von Bohrungen aus der Kohlenwasserstoffgewinnung in Erprobung. Bei Erdwärmesonden gibt es prinzipiell zwei unterschiedliche Möglichkeit, die thermische Energie mittels eines Wärmeträgermediums zu transportieren. Bei Verwendung von einphasigen Medien, beispielsweise Solen wird sensible Wärmekapazität (Temperaturerhöhung bei Wärmezufuhr) genutzt. Bei Verwendung von Wärmeträgermedien mit Phasenumwandlung (eine Wärmezufuhr hat eine Erhöhung des Dampfanteils, jedoch keine Temperaturerhöhung zur Folge), wie beispielsweise CO2, Ammoniak oder bestimmte Kohlenwasserstoffe, wird die latente Wärmespeicherfähigkeit genutzt. Während Wärmeträgermedien mit Phasenumwandlung in der oberflächennahen Geothermie seit längerem erfolgreich eingesetzt werden, gibt es in der tiefen Geothermie kaum Erfahrungen. Ziel des gegenständlichen Projekts ist es, die prinzipielle Einsatzmöglichkeit von Wärmeträgermedien mit Phasenumwandlung (Direktverdampfung) in der tiefen Geothermie zu untersuchen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 25 |
| Europa | 2 |
| Land | 66 |
| Wissenschaft | 6 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 20 |
| Infrastruktur | 2 |
| Text | 1 |
| Umweltprüfung | 60 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 62 |
| Offen | 24 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 83 |
| Englisch | 8 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Dokument | 60 |
| Keine | 21 |
| Webdienst | 4 |
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 63 |
| Lebewesen und Lebensräume | 48 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 87 |
| Wasser | 86 |
| Weitere | 76 |