Fachbeiträge der Ausgabe:
Wärmenetze – Relikt oder Zukunftsmodell?
Die Energiewende war bisher in erster Linie eine Stromwende, bei der vor allem die Diskussion um ein neues Strommarktdesign und die Einbindung von Erneuerbaren Energien in den Markt prägend war. Mittlerweile zeichnet sich jedoch eine Trendwende ab. Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, dass durch einen zunehmend enger werdenden ordnungspolitischen Rahmen, niedrige Strombörsenpreise und ein Zurückfahren der Förderung die wirtschaftliche Attraktivität für einige Teilnehmer am Strommarkt deutlich gesunken ist. Zum anderen ist erkannt worden, dass die Energiewende vor allem im Bereich des Wärmemarktes umgesetzt werden muss.
Mögliche Wechselbeanspruchungen von Fernwärmeleitungen im Rahmen zukünftiger Wärmeerzeugung
Das in Deutschland dominierende Verlegesystem für Fernwärmeleitungen ist das erdverlegte Kunststoffmantelrohr (KMR). In der Planung und Dimensionierung neuer Trassenabschnitte werden KMR für eine erwartete Lebensdauer von wenigstens 30 Jahren ausgelegt. Grundlage dieser Lebensdauerabschätzung ist das Approximieren realer Temperaturbeanspruchungen auf eine maximale Anzahl von äquivalenten Temperaturvolllastwechseln (TVLW). Aufgrund aktueller Entwicklungen im Strom- und Wärmemarkt und der daraus resultierenden Einsatzplanung thermischer Kraftwerke kann davon ausgegangen werden, dass Fernwärmenetze zukünftig vermehrt Temperaturwechselbeanspruchungen erfahren könnten. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten AGFW-Forschungsvorhaben „Technische Gebrauchsdaueranalyse von Wärmenetzen unter Berücksichtigung volatiler erneuerbarer Energien“ (Förderkennzeichen: 03ET1335A) sollen unter anderem die Auswirkungen zukünftiger Beanspruchungen auf die Materialkomponenten des KMRs untersucht, Wärmenetze dadurch für zukünftige Herausforderungen qualifiziert sowie Belastungsgrenzen aufgezeigt werden.
Sensitivitätsanalyse der Eingangsparameter aus den Bettungsbedingungen bei der Auslegung von Fernwärmeleitungen
Die leitungsgebundene Wärmeverteilung kann für die Deckung von rund 50 % des Primärenergiebedarfs in Deutschland und Europa im Bereich Wärme einen wichtigen Beitrag leisten und sollte zeitnah eine Schlüsselrolle in der Energiewende einnehmen. Durch die Nutzung der Effizienzpotenziale im Bereich Kraft-Wärme-Kopplung und die Möglichkeit der Einbindung von Abwärme und erneuerbarer Wärme in Wärmenetze können niederexergetische Energiequellen integriert werden, die z. B. für die Stromerzeugung nicht geeignet sind und andernfalls ungenutzt blieben.
Auswirkungen eines mangelhaften Verbundes auf das Kunststoffmantelrohr-System von Fernwärmerohrleitungen
Fernwärmeleitungen werden für technische Nutzungsdauern von mindestens 30 Jahren ausgelegt. Dies betrifft die eingesetzten Materialien, die rohrstatische Auslegung der Rohrsysteme sowie die Anforderungen an den Bau und Betrieb mit den jeweiligen Parametern für Temperatur und Druck. Das Kunststoffmantelrohr (KMR) ist das meist eingesetzte, direkt erdverlegte Rohrsystem für den Transport und die Verteilung von Wärme. In diesem Fachartikel wird eine Ursachenfindung und Bewertung von Schäden an zwei KMR-Systemen beispielhaft erläutert. Ziel ist die Festlegung einer weiteren Vorgehensweise im Falle festgestellter Schäden, die zu einer spezifischen Sanierungs- oder Erneuerungsstrategie führt.
Falten im Liner und ihre statischen Auswirkungen
Ist das Rohr nun zu klein oder der Schlauchliner zu groß? Bei falscher Konfektionierung oder wechselnden Durchmessern der zu sanierenden Leitungen kann es zu Faltenbildungen im Schlauchliner kommen. Letztendlich ist das Resultat in beiden Fällen das gleiche: (Längs-)Falten im Liner, über deren Länge und Lage keine eindeutigen Aussagen getätigt werden können. Die Ursachen sind vielfältig, jedoch in den meisten Fällen erklärbar. Oft werden auch die Toleranzen, die die Normung vorgibt, nicht überschritten. Aber was ist, wenn Falten nicht eindeutig erkennbar sind oder bei der optischen Inspektion nach einer Kanalrenovation gar übersehen werden? Welche Auswirkungen in statischer Hinsicht sind zu erwarten? Im nachstehenden Fachartikel werden die häufigsten Ursachen und Faltenarten betrachtet und anhand von Praxisbeispielen Handlungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Brunnensanierung mit Hindernissen – ein Beispiel im Weserbergland
Die Auswertung von Rohwasseranalysen eines Brunnens, der in Muschelkalkablagerungen des ostwestfälischen Weserberglands ausgebaut ist, zeigte starke Unregelmäßigkeiten. Geophysikalische Messungen bestätigten den Verdacht, dass beim Brunnenbau vor etwa 40 Jahren ein Quellbereich mit einem tieferen Grundwasserleiter verbunden worden war. Der Betreiber entschloss sich in der Folge zur Sanierung des mit OBO-Rohren ausgebauten Brunnens. Diese erwies sich aufgrund der geotechnischen Bedingungen als äußerst kompliziert. Um die Sicherheit der Baustelle zu gewährleisten, waren mitunter unkonventionelle Maßnahmen notwendig, die letztlich zum Erfolg führten: Die Leistungsfähigkeit des Brunnens konnte nachhaltig wiederhergestellt werden. Anhand dieses Fallbeispiels soll im nachfolgenden Fachbeitrag die Notwendigkeit einer gleichermaßen zielorientierten wie flexiblen Zusammenarbeit von Bauherrn, Planer und Bohrunternehmen bei Sanierungsmaßnahmen im Brunnenbau erläutert werden.
Software-gestützte Angebotskalkulation im Brunnenbau
Ohne Wasser kann kein Mensch leben – aus diesem Grund ist der Brunnenbau eines der ältesten Handwerke. Doch seit dem Abteufen der ersten Brunnen hat sich vieles verändert: Längst prägen Hightech und Computerisierung die zahlreichen Aufgabenfelder. Diese reichen von der Erschließung unterirdischer Wasservorräte mit modernster Technik über das Beherrschen enormer Bohrtiefen bis zum Zukunftsthema Geothermie. Auch im Büroalltag ist die EDV nicht mehr wegzudenken, beispielsweise bei der Software-gestützten Angebotskalkulation. Denn schließlich hängt auch für den Brunnenbauer der Erfolg von der Wirtschaftlichkeit ab.
Die Rolle der Tiefen Geothermie im deutschen Wärmemarkt: Technologie, Rahmenbedingungen, Status und Zukunft
Der Markt der Tiefen Geothermie in Deutschland war vor Einführung der Einspeisevergütung für geothermisch erzeugte Energie im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Jahr 2000 von Wärmeprojekten geprägt. Nach der Novellierung des Gesetzes und mit dem politischen Fokus, mehr Erneuerbare Energien in die Stromerzeugung zu integrieren, stellen die geothermischen Strom- und Kraft-Wärme-Kopplungsprojekte die Treiber der Entwicklung auf dem Geothermiemarkt dar. Die Herausforderungen der geothermischen Stromproduktion – insbesondere das Fündigkeitsrisiko hoher Temperaturen und Förderraten – und die aktuelle klima- und gesellschaftspolitische Fragestellung zur regenerativen Gestaltung der Wärme- und Kälteerzeugung rücken die geothermische Wärmeerzeugung aktuell wieder in den Vordergrund.
Messdatenerfassung in der Geothermie-Sonde mittels GEOsniff
Der sogenannte GEOsniff-Messmolch hat die Form einer Kugel mit einem Durchmesser von 20 mm und schwimmt innerhalb des Rohrsystems der Erdwärmesonde. Das kompakte Tool übermittelt während seiner Messfahrt Daten wie z. B. Druck und Temperatur und soll helfen, mögliche Anlagenschwachstellen zu identifizieren. Über eine automatisierte Dockingstation für die drahtlose Energie- und Datenübertragung kann der Molch in die Erdwärmesonde ein- und ausgeloggt werden. Die Messdaten sind über ein Online-Portal und die zugehörige Smartphone-App für die Anlagenüberwachung, Optimierung und Steigerung der Effizienz verfügbar.