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Thermisch aktivierte Bauteile

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Handbuch Oberflächennahe Geothermie

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Zusammenfassung

Die thermische Nutzung des Untergrundes mithilfe von erdberührenden Bauteilen (thermisch aktivierten Bauteilen) stellt eine zukunftsorientierte Möglichkeit der Energiegewinnung im Wärmesektor dar. Durch die Integration von Absorberrohren in ohnehin erforderliche Bauteile können die Installationskosten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen der Oberflächennahen Geothermie deutlich reduziert werden. Während der Energiepfahl weltweit bereits eine weite Verbreitung findet, ist die Nutzung von flächigen Bauteilen bisher nur vereinzelt bekannt, obwohlWände, Bodenplatten oder Tunnel über große erdberührende Flächen und damit ein großes regeneratives Energiepotential verfügen.

Die für Erdwärmesonden bekannten und gängigen Rechenmodelle können nur bedingt auf thermisch aktivierte Bauteile übertragen werden. So weisen Energiepfähle im Vergleich zu Erdwärmesonden ein deutlich größeres Verhältnis von Durchmesser zu Länge auf. Bei flächigen Bauteilen ist darüber hinaus ein nicht rotationssymmetrischer Wärmetransport zwischen Bauteil und Untergrund zu berücksichtigen. Da thermisch aktivierte Bauteile vor allem oberflächennah eingesetzt werden, sind nicht zu Letzt andere Randbedingungen (jahrzeitlich schwankende Temperaturverteilung im Untergrund, unterirdische Wärmequellen, gegenseitige Beeinflussung von benachbarten Bauteilen etc.) zu beachten.

Für eine effiziente und wirtschaftliche Anlagenauslegung sollten thermisch aktivierte Bauteile stets mithilfe von ganzheitlichen Berechnungsansätzen dimensioniert werden. Die Verwendung von Erfahrungswerten ist lediglich in einer ersten Machbarkeitsstudie zu empfehlen. In den letzten Jahren sind daher vermehrt auch Berechnungsansätze und Modelle für thermisch aktivierte Bauteile entwickelt bzw. aufgestellt worden, die durch einen unterschiedlichen Detaillierungsgrad und eine unterschiedliche Anwenderfreundlichkeit gekennzeichnet sind. Eine Auswahl wird im vorliegenden Kapitel vorgestellt, mit dem Ziel, dem planenden Ingenieur einen Überblick über den Stand der Technik zu verschaffen und das Einsatzgebiet bzw. die Ausweitung von thermisch aktivierten Bauteilen auch zukünftig weiter zu steigern.

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Author information

Authors and Affiliations

  1. Ingenieurbüro Gell & Partner GbR, Hansmannstraße 19, 52080, Aachen, Deutschland

    Sylvia Kürten

  2. Lehrstuhl für Geotechnik im Bauwesen, RWTH Aachen University, Mies-van-der-Rohe-Straße 1, 52074, Aachen, Deutschland

    David Koppmann

  3. Geophysica Beratungsgesellschaft mbH, Lütticher Straße 32, 52064, Aachen, Deutschland

    Renate Pechnig

Authors
  1. Sylvia Kürten
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  2. David Koppmann
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  3. Renate Pechnig
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Corresponding author

Correspondence to Sylvia Kürten .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Lehr- und Forschungsgebiet „Arbeits- und Gesundheitsschutz“, RWTH Aachen, Aachen, Germany

    Mathias Bauer

  2. Lehr- und Forschungsgebiet „Geomathematik“, TU Kaiserslautern, Kaiserslautern, Germany

    Willi Freeden

  3. Jacobi & Partner Industrieberatung, Essen, Germany

    Hans Jacobi

  4. Bergbau-Energie-Umwelt-Infrastruktur, proG.E.O. Ingenieurgesellschaft mbH, Saarbrücken, Germany

    Thomas Neu

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Kürten, S., Koppmann, D., Pechnig, R. (2018). Thermisch aktivierte Bauteile. In: Bauer, M., Freeden, W., Jacobi, H., Neu, T. (eds) Handbuch Oberflächennahe Geothermie. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-50307-2_15

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