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Neues Bohrverfahren ermöglicht hocheffiziente Erdwärme-Erschließung - Wasser ist besser als Luft

Der Remscheider Heiz- und Klimatechnikspezialist Vaillant hat Anfang September in Bochum ein neues, hocheffizientes Bohrverfahren zur Erschließung von Erdwärme vorgestellt. Das neue Verfahren, „Geojetting“ genannt, arbeitet mit Wasserhochdruck und wird für die Installation von Wärmepumpen eingesetzt. Zeitgleich hat Vaillant die Gründung der Servicegesellschaft Vaillant Geosysteme GmbH bekanntgegeben. Sie soll das neue Verfahren europaweit vermarkten.

Stellen das neue Bohrverfahren und das neue Unternehmen Vaillant Geosysteme vor: Ralf-Otto Limbach, Geschäftsführer der VaillantGroup, Klaus Jesse, Geschäftsführer Vaillant Deutschland, und Prof. Dr. Rolf Bracke, Leiter des „Geojetting“-Projekts und Vorstand des Geothermie-Zentrums an der Hochschule Bochum.

„Geojetting“ verbindet Elemente der klassischen Rotationsbohrung mit der Schneidwirkung von Wasserhochdruck.

Genutzt wird die Schneidwirkung von Wasser mit einem Druck von bis zu 1000 bar. Es schneidet das Gestein mit der Präzision einer Klinge.

Das neue Bohrverfahren wird für die Installation von Erdsonden genutzt, die umweltfreundliche, geothermische Wärmepumpen mit Energie aus dem Erdreich versorgen.

Zunächst wird die Bohrkrone durch das Bohrgestänge geborgen.

Anschließend wird die Erdsonde durch das noch im Boden befindliche Bohrgestänge eingebracht…

…anschließend wird verpresst.

Durch Nutzung der Schneidwirkung von Wasserdruck werden die Erdbohrungen schneller, einfacher und kostengünstiger.

Bei klassischen Bohrmethoden werden ausgehobenes Erdreich und Schlammsegment zutage gefördert.

Mit dem „Geostar“-Prinzip sind erstmals sternförmige Bohrungen möglich, ohne dass der Bohrer dafür umgesetzt werden muss.

 

Die neue Bohrtechnologie basiert auf einer Kombination der klassischen Rotationsbohrung in Verbindung mit der Nutzung der Schneidwirkung eines Wasserdrucks von bis zu 1000 bar. Das Resultat ist eine erheblich schnellere und damit kostengünstigere Durchführung von Bohrungen im Vergleich zur konventionellen Technik. Darüber hinaus bietet das Verfahren auch weitreichende Möglichkeiten, die Vorzüge der Geothermie auf bislang dafür nicht erschließbaren Grundstücken im Bestandsbau zu nutzen.
Bei der neuen Technologie handelt es sich um ein Gemeinschaftsprojekt von Experten des Geothermiezentrums an der Hochschule Bochum in Zusammenarbeit mit Vaillant. Im Juni dieses Jahres ist „Geojetting“ bereits mit dem Innovationspreis Ruhr2030 Award des Initiativkreises Ruhrgebiet ausgezeichnet worden.

Traditionelle Verfahren mit Grenzen

Im wachsenden Markt der Wärmepumpen haben sich Grundwasser und Erdreich als ertragreichste und effizienteste Energiequellen herausgestellt. Die dafür notwendigen Bohrungen basieren in der Regel auf dem traditionellen Gewerk des Brunnenbaus. „Mit dem neuen Bohrverfahren führen wir erstmals eine Technologie in den Markt ein, die speziell auf die Erfordernisse und Bedingungen für die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme ausgerichtet ist“, so Klaus Jesse, Geschäftsführer Vaillant Deutschland.
Die bislang eingesetzten Verfahren sind technisch aufwendig, kosten- und zeitintensiv sowie bei beengten Platzverhältnissen teilweise nicht realisierbar. Gleichzeitig entsteht beim Umsetzen des Bohrgerätes oft erheblicher Flurschaden.
Problematisch ist auch der Einbau der Erdwärmesonden, der erst nach Erreichen der Endtiefe und Entfernung des Bohrstrangs aus dem Bohrloch erfolgen kann. Dadurch, dass das Bohrloch dann offen und ohne Schutz stehen bleibt, kann ein partielles Zusammenfallen nicht immer ausgeschlossen werden.

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Schneller und effizienter mit Wasser

Zentrale Unterscheidungsmerkmale des „Geojetting“-Verfahrens gegenüber herkömmlichen Bohrverfahren sind:

  • Bohren mit Höchstdruck-Wasserstrahltechnik, die ein präzises und schnelles Zerschneiden des Gesteins ermöglicht. Der erforderliche Wasserdruck wird durch eine Hochdruckpumpe erzeugt. Der Wasserverbrauch ist mit rund 26 l/min. minimal.
  • Durch einen schwenkbaren Bohrarm sind Schrägbohrungen möglich, ohne dass der Bohrer neu angesetzt werden muss („Geostar“).

„Geojetting“ nutzt die Schneidwirkung von Wasser mit einem Druck von bis zu 1000 bar. Es schneidet das Gestein mit der Präzision einer Klinge, zerkleinert es zu einer sehr feinen, wassergelösten Masse und presst diese in den Porenraum des Umgebungsgesteins.
Während bei herkömmlichen Bohrverfahren mehrere Arbeitsgänge zur Bohrung und Einbringung der Erdsonde nötig sind, spart das neue Verfahren einen Arbeitsschritt ein. Die Bohrspitze wird nach der Bohrung durch das Bohrgestänge geborgen. Die Erdsonde kann problemlos durch das offene Bohrgestänge eingebracht und verpresst werden.
Die Schutzvorrichtung, die bis unten mitgeführt wurde, verbleibt im Boden, bis die Sonde eingebaut ist. Das Bohrloch kann also nicht zufallen; aufwendiges Nachbohren entfällt. Parallel zum Verpressen des Bohrlochs wird die Schutzvorrichtung entfernt.
Als Vorteile von „Geojettings“ nennt Prof. Dr. Rolf Bracke, Leiter des „Geojetting“-Projekts und Vorstand des Geothermie-Zentrums an der Hochschule Bochum:

  • Die Erdbohrungen werden schneller, einfacher und kostengünstiger.
  • Bohrungen auf kleineren Grundstücken, auf denen bislang keine Wärmepumpen mit Erdwärmenutzung eingesetzt werden konnten, sind fortan durchführbar.
  • Die bei herkömmlichen Bohrverfahren üblichen Schlammemissionen bleiben aus.
  • Ein Arbeitsgang wird komplett eingespart, da der Direkteinbau von Erdwärmesonden in den gleichzeitig als Schutzverrohrung dienenden Bohrstrang möglich ist.
  • Durch einen schwenkbaren Bohrarm sind weitere, sternförmige Bohrungen aus verschiedenen Winkeln möglich. Dabei muss das Bohrgerät nicht umgesetzt werden. Mehrere Sonden können sternförmig verlegt werden (geoSTAR).
  • Auch nach Abschluss der Erstbohrung kann der existierende Ansatz für weitere Bohrungen verwendet werden. Das spart Zeit, Kosten und minimiert das Verlegen von Verteilerschächten.
  • Es lassen sich Geothermieanlagen auch für große Bestandsbauten oder wachsende Infrastrukturen ohne erhebliche Flurschäden realisieren.

Wichtiger Wachstumsmarkt
„Mit dem neuen Unternehmen Vaillant Geosysteme schaffen wir ein stabiles Fundament, um die Nummer eins im wichtigsten Wachstumsmarkt der Branche zu werden. Kein anderes Heiztechnikunternehmen kann seinen Kunden derzeit ein so umfassendes Spektrum an Leistungen anbieten“, betont Ralf-Otto Limbach, Geschäftsführer der Vaillant Group, anlässlich der Präsentation.
Die neue Gesellschaft beschäftigt sich dabei nicht ausschließlich mit dem neuen Bohrverfahren, sondern steuert auch das Know-how und das bauklimatische Engineering zum geothermischen Heizen und Kühlen bei. Das reicht von der thermischen Gebäudesimulation über die Bemessung der Erdwärmeanlage bis hin zur Durchführung der Bohrung oder auch dem Einsatz des eigenen Kompaktkollektors. „Die Inbetriebnahme und Wartung der Gesamtanlage erfolgt in jedem Fall in enger Kooperation mit dem Fachhandwerk und dem Vaillant Werkskundendienst. Unsere Kunden können dieses Leistungsspektrum künftig komplett aus einer Hand beziehen“, so Limbach weiter.

Bilder:
Düppel/Vaillant

Kontakt: Vaillant Geosysteme GmbH, 44799 Bochum, Tel. 0234 3241687, Fax 0234 3241955, info@vaillant-geosysteme.de, www.vaillant-geosysteme.de

 


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