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Wärmeträgerflüssigkeiten in der Geothermie

Wie wirken sich in der Geothermie eingesetzte Wärmeträgerfluide auf das Grundwasser aus?

Geothermie – die Nutzung der im Erdreich vorhandenen Wärme - wird immer beliebter. 17.000 Erdwärmesonden liefern momentan allein in Baden-Württemberg Heizenergie, wobei der Oberrheingraben für diese alternative Energieform besonders geeignet ist. Um die Wärme aus dem Untergrund zu transportieren, verwenden geothermische Anlagen Wärmeträgerflüssigkeiten, sogenannte Fluide. Wie genau diese Fluide zusammengesetzt sind, ob sie umweltverträglich sind oder möglicherweise das Grundwasser gefährden, ist jedoch noch weitgehend ungeklärt.

Dieser Fragestellung ging deshalb ein Projektteam aus badenova-Fachleuten und Experten des Technologiezentrums Wasser (TZW) Karlsruhe nach. Bekannt ist die Hauptsubstanz der Fluide: Es handelt sich in der Regel um Ethylen- oder Propylenglykol, zwei Alkoholen, die biologisch abbaubar und wenig toxisch sind. Die genaue Zusammensetzung der Trägerflüssigkeiten, also welche Zusatz, Duft- oder Farbstoffe enthalten sind, ist aber Betriebsgeheimnis der Hersteller. Die Wissenschaftler des TZW analysierten daher in einem ersten Schritt, welche Substanzen in einer Reihe handelsüblicher Fluide überhaupt enthalten sind. Anschließend untersuchten sie, wie gut die Trägerflüssigkeiten abbaubar sind, und ob die einzelnen Bestandteile oder deren Abbauprodukte im Grundwasser giftig wirken. In diesem Fall konnten die Forscher alternative Substanzen vorschlagen

Die Ergebnisse floßen in ein Positionspapier „Erdwärmenutzung in Trinkwassereinzugsgebieten“ ein und trugen dazu bei, geothermische Verfahren zu optimieren und das Grundwasser zu schützen.

Projektdaten

Projektnummer 2010-03
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova
Laufzeit März 2010 bis Feburar 2011
Zuschuss 48.600

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Aufbereitung von schwermetallhaltigen Aschen aus Biomasseverbrennungsanlagen
Offenburg

Neue Verwertungswege für Asche aus Biomasseverbrennungsanlagen

Beim Verbrennen von Biomasse zur Wärmeerzeugung entsteht Asche, die teilweise mit Schwermetallen belastet ist. Besonders beim Einsatz von Altholz und nicht naturbelassenen Hölzern ist der Anteil an belasteten Aschen hoch. Bisher müssen Betreiber diese Asche in speziellen Deponien kostenpflichtig entsorgen. Nun erforschte das Projekt der Hochschule Offenburg, inwiefern sich die Asche aus Biomasseöfen als kostengünstige Ersatzstoffe in der Herstellung von Baumaterialien wie Polymerbeton oder Schaumglas eignet. Dieses Verfahren bietet zwei Vorteile: Die Aschen ersetzen Sand, der bisher in der Betonherstellung eingesetzt wird und bei dessen Förderung und Weiterverarbeitung CO2 freigesetzt wird. Außerdem sind die Schwermetalle aus den Aschen in den Baustoffen gebunden und so nicht mehr umweltgefährdend. Während gering belastete Asche schon in der Betonherstellung im Einsatz ist, erprobten die Wissenschaftler diesen Weg erstmals mit problematischen hochbelasteten Aschen. Im Projekt analysierten die Wissenschaftler in einem ersten Schritt die Konsistenz und Bestandteile verschiedener Aschen, insbesondere ihre Belastung mit Schwermetallen und das Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt. Anschließend untersuchten sie, wie die Zugabe von Aschen die Materialeigenschaften von Polymerbeton, Geopolymer, Sinterleichtbaustoffen und Schaumglas beeinflusst. Für die zwei erfolgreichsten Verwertungswege aus diesen vier Varianten berechneten die Forscher anschließend Produktionskosten und Wirtschaftlichkeit im Vergleich mit konventionell hergestellten Produkten. Auch die langfristigen Umweltauswirkungen durch den Einbau der Aschen wurden untersucht. Zusammen mit Partnern aus der Wirtschaft werden nun zwei Verwertungswege im größerem Maßstab angedacht und Vermarktungsmöglichkeiten eroriert. Das Pilotprojekt zeigte damit neue Wege auf, um Biomasseasche dezentral zu verwerten. Mehr Informationen auf dem Flyer und der Webseite der AG Biomasse der HS Offenburg. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: 1.Der Rohstoff Sand kann prinzipiell in Schaumglas, Leichtbeton, Sinterleichtbaustoffen und in Polymerbeton durch Aschen aus der Biomassefeuerung substituiert werden. Dabei werden die Baustoffanforderungen (Druckfestigkeit, Dichte, Aushärtezeit) erreicht. 2.Werden Aschen mit geringen Schwermetallgehalten als Zuschlagstoff bei der Herstellung von Recyclingbaustoffen verwendet, können die Produkte ohne Einschränkung eingesetzt werden. 3.Die Eignung der Asche als Zuschlagstoff für einzelne Verwertungswege hängt von der Feuerungsanlage, der eingesetzten Biomasse, der Art der Aschen und dem Schwermetallgehalt der Asche ab.

Abluftreinigungsanlage mit integrierter Wärmerückgewinnung zur Reduzierung von Methanolemissionen aus Textilveredelungsprozessen
Bad Säckingen

Abluftreinigung mit Wärmerückgewinnung

Abluftreinigungssysteme sind in Textilbetrieben bisher nicht vorgeschrieben und wegen ihrer hohen Betriebskosten und dem großen Energieverbrauch kaum im Einsatz. Außerdem entfernen die herkömmlichen Anlagen die Schadstoffe noch nicht effizient genug. Die Brennet AG, die in Bad Säckingen umweltfreundlich hochwertige Textilien herstellt, erprobt den Prototyp einer neuen Filteranlage. Mit einem Wirkungsgrad von 50 bis 90 Prozent verhindert sie, dass Treibhausgase wie CO2, Methan oder Schadstoffe wie Formaldehyd in die Luft geraten. Die Reinigung verläuft in mehreren Schritten: Verdampftes Wasser kühlt die Abluft zuerst ab, wobei das kondensierte Wasser teilweise schon Schadstoffe absorbiert. Danach lädt ein Ionisator die Partikel elektrostatisch auf und bindet sie mithilfe einer Wasserdrüse an Wassertröpfchen. Aufgeteilt in seine wasser- und ölhaltigen Bestandteile gelangt das Endprodukt schließlich ins normale Abwassersystem oder in einen Sammelbehälter. Dem Filterprozess vorgeschaltet ist ein Röhrenwärmeaustauscher, der den Energieverbrauch der Anlage um 15 % senkt, indem er die Hitze der Abluft nutzt. Die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) analysiert inwieweit der vielversprechende Prototyp schon geeignet ist, sich zum branchenüblichen Standard zu entwickeln. Pro Jahr spart die Anlage voraussichtlich 10. 000 Euro an Energiekosten und demonstriert so, dass sich Abluftreinigungssysteme trotz der Investitionskosten auch finanziell lohnen. Das Projekt wurde abgebrochen, da sich die Notwendigkeit einer Abluftreinigung nicht mehr stellt.