Pressemitteilung der RWTH Aachen vom 09.09.2009

Im studienfunktionalen Zentrum der RWTH Aachen, dem SuperC, am Templergraben soll die Temperaturregelung durch die Nutzung von Erdwärme erfolgen. Seit November 2004 ist bereits eine 2,5 km tiefe Bohrung für das Geothermieprojekt vorhanden. Die für den Einbau geplanten Rohre versagten bei einem ähnlichen Vorhaben in Arnsberg, daher musste ein neues Konzept erarbeitet werden, das jetzt zum Patent angemeldet wurde. Auf dem Vorplatz des SuperC beginnen ab sofort die Bauarbeiten, sie dauern bis Anfang Oktober.

Erdwärme nutzen

Tiefe Erdwärmesonden bestehen in der Regel aus Bohrungen mit einer Teufe von 2.000 bis 3.000 Metern. Eine geothermische Tiefenstufe ist ein Maß für eine Tiefe, in der sich die Temperatur um 1 °C erhöht. Im Durchschnitt erfolgt eine solche Erwärmung des Erdreichs alle 33 Meter. Um diese Erdwärme zu nutzen, zirkuliert bei der tiefen Erdwärmesonde ein Wärmeträgerfluid in einem geschlossenen Rohrsystem. Die Sonde besteht aus einem Außenrohr, in das ein Innenrohr eingefügt wird. Im Ringspalt dieser Anordnung fließt das Fluid in die Tiefe und erwärmt sich dort. In der eingehängten Steigleitung wird das Fluid dann zu Tage befördert. Ein solches geschlossenes System hat den Vorteil, dass es keinen Kontakt zum Grundwasser hat und somit an jedem Standort eingesetzt werden kann.

Problematisch ist jedoch der Wärmeübergang des erwärmten Fluids im Steigrohr an das kalte Fluid im Ringspalt. Bisherige Lösungen sehen eine Vakuumrohrummantelung oder ein mit PU-Schaum isoliertes Rohr vor. Beide Varianten haben entschiedene Nachteile: Im Bohrloch herrschen Drücke bis zu 300 bar. Eine Vakuumrohrummantelung hält diesem Druck nicht ohne weiteres Stand, die polyurethanummantelten Rohre verlieren mit der Zeit ihre Isolationswirkung.

Ein neues Konzept für das SuperC

Im SuperC übernimmt ein einfaches, dickwandiges Kunststoffrohr die Aufgabe, das warme Fluid nach oben zu leiten und dabei die Wärmeverluste zu minimieren. Der verwendete Kunststoff zeichnet sich durch ausreichende Temperaturbeständigkeit und eine sehr geringe Wärmeleitung aus. Mittels thermischer Simulation konnte der Nachweis erbracht werden, dass der geforderte Nutzen mit dieser kostengünstigen Lösung erreicht werden kann. Zudem wurden mit diesen Berechnungen die Abmaße der Konstruktion bestimmt und ein geeigneter Betriebszustand ermittelt. Die zwölf Meter langen Rohre werden beim Einbau mit standardisierten Schweißverfahren verbunden.

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