Alimentation en énergie géoothermique du nouveau bâtiment de la caserne des pompiers 4 à Dortmund-Hörde

PROJEKTBETEILIGTE:

Prof. Dr. Rolf Bracke
Dipl.-Geophys. Gregor Bussmann
Dipl.-Geol. Sabine Neulen
Dipl.-Ing. Katja Winkler

PROJEKTZEITRAUM:

Herbst 2005

AUFTRAGGEBER:

Stadt Dortmund - Städtische Immobilienwirtschaft/Energiemanagement

 

Die Stadt Dortmund und die Städtische Immobilienwirtschaft planen die Errichtung eines Neubaus der Feuerwache 4 in Dortmund-Hörde.
Um den Anforderungen an eine umweltschonende und kostengünstige Energieversorgung gerecht zu werden, wurde im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie eine mögliche geothermische Energieversorgung des Neubaus untersucht.
Die Nutzungssituation innerhalb der Feuerwache führt zu unterschiedlichen Lastprofilen der Teilbereiche. Die geothermische Wärme- / Kälteversorgung der Teilbereiche ist in verschiedenen Varianten denkbar.
D.h. eine Kombination von verschiedenen Tiefenniveaus ermöglicht die Versorgung der Teilbereiche je nach Anforderungsprofil mit unterschiedlichen Temperaturniveaus.
Eine Möglichkeit der Nutzbarmachung des geothermischen Potenzials am Standort der neuen Feuerwache ist der Einsatz von geschlossenen Systemen (Erdwärmesonden) in unterschiedlichen Tiefen zur Wärme- und Kälteversorgung.
Diese abgeschlossenen Kreislaufsysteme werden in vertikale Bohrungen eingebracht. Die aus den Erdwärmesondenanlagen bereitgestellte Wärme wird mit Hilfe der Wärmepumpenanlagen auf das für die Raumheizung oder Warmwasserproduktion nötige Niveau angehoben. Die notwendige Antriebsenergie kann je nach Funktionsprinzip der Wärmepumpe elektrisch oder als Brenngas zugeführt werden. Tiefe Erdwärmesonden lassen sich je nach Lastanforderung ggf. auch ohne weitergehende Wärmepumpenunterstützung einsetzen.

In der ersten Konzeptionsphase wird durch eine vereinfachte Modellierung des Systems zur Grobdimensionierung der Anlagenteile die generelle Machbarkeit einer geothermischen Energieversorgung analysiert, um Planungsgrundlagen für eine weiterführende Bemessungsphase bereitzustellen.
Dazu behandelt die Machbarkeitsstudie

  • die Ermittlung der Randbedingungen für die versorgungstechnische Machbarkeit,
  • die Zusammenstellung der betriebszeitabhängigen Wärme- und Kältenachfrage,
  • die Ermittlung der geowissenschaftlichen Grundlagen
  • Modellierung und Berechnung der geothermischen Energiebereitstellung,
  •  die Auswahl und Auslegung des technischen Systems zur Energieerzeugung und -verteilung,

Die Bearbeitung des Projektes Geothermische Energieversorgung des Neubaus der Feuerwache in Dortmund-Hörde gliedert sich in 2 Phasen mit mehreren Arbeitspaketen.

In der Phase 1 („Konzeptionsphase“) wird die generelle Machbarkeit einer geothermischen Energieversorgung analysiert, um eine detaillierte Planung vorzubereiten. Die Arbeitsergebnisse der Phase 1 sind im vorliegenden Bericht zur Machbarkeitsstudie dargestellt.
In der Phase 2 („Bemessungsphase“) erfolgt die detaillierte Bemessung der Anlagen. Die Phase 2 ist nicht Bestandteil des vorliegenden Berichtes.

In der Machbarkeitsstudie wurden geothermische Entzugssimulationen für ein oberflächennahes Erdwärmesystem von 250 m Tiefe und zwei Simulationen für tiefe Geothermieanlagen mit 500 und 1000 m Tiefe durchgeführt.
Die Simulationen wurden auf Basis des zuvor ermittelten geologischen Profils sowie den von der Stadt Dortmund zur Verfügung gestellten Bedarfswerten einer vergleichbaren Feuerwache in Dortmund-Eichlinghofen, die im Oktober 2004 in Betrieb gegangen ist, durchgeführt.
Die Nutzungssituation innerhalb der Feuerwache führt zu unterschiedlichen Lastprofilen der Teilbereiche. Mit der Kombination von verschiedenen technischen Systemen innerhalb dieser Teilbereiche können die auftretenden Lastspitzen besser ausgeglichen werden.
Die im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie durchgeführten Untersuchungen belegen, dass auf Basis der geologischen Randbedingungen im Raum Dortmund-Hörde eine Erdwärmeversorgung des Neubaus der Feuerwache 4 technisch machbar ist.

Zusätzliche Information

Ausschnitt Geologischer Schnitt von NRW Blatt 4510 Witten
Auskühlung der Sondenumgebung einer 500 m tiefen Erdwärmesonde nach zehnjähriger Betriebszeit und periodischem Betrieb