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Erdwärme-Kraftwerk Energieverluste messbar machen

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Wie groß wird die Ausbeute eines Erdwärme-Kraftwerks an einem spezifischen Standort sein? Bislang sind nur ungenaue Prognosen möglich. Geowissenschaftler der TU Darmstadt haben nun ein Messgerät entwickelt, mit dem Umweltbedingungen im Labor simuliert werden können. Auch Straßenschäden durch Frost und Energieverlust bei erdverlegten Stromkabeln könnten deutlich eingedämmt werden.

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Prof. Ingo Sass vom Fachbereich Angewandte Geothermie ist einer der Entwickler des neuen Messgeräts.
Prof. Ingo Sass vom Fachbereich Angewandte Geothermie ist einer der Entwickler des neuen Messgeräts.
(Bild: Katrin Binner)

Darmstadt – Aussagen darüber, wie viel Erdwärme ein neues Kraftwerk an einem spezifischen Standort potenziell bringen könnte, sind bisher nur Schätzungen und nicht unbedingt verlässlich. Mit einer Entwicklung von Johannes Stegner, Rainer Seehaus und Professor Ingo Sass aus dem Fachgebiet Angewandte Geothermie wird das vermutlich bald anders. Mit diesem Messgerät kann er die Wärmeleitfähigkeit unterschiedlicher Böden, im Fachjargon Lockergesteine genannt, unter verschiedenen Umweltbedingungen wie dem Feuchtegehalt genau messen.

Lockergesteine unter der Lupe

„Bislang sind Feldmessungen die Methode der Wahl, um die Wärmeaufnahme beispielsweise von Energiepfählen und –körben oder auch Erdwärmesonden zu messen“, erzählt Stegner. Mit solchen „Energieleitungen“ wird Erdwärme an die Oberfläche geleitet und in geothermischen Kraftwerken oder auch direkt für die Klimatisierung von Gebäuden genutzt. Die Entzugsleistung solcher Anlagen hängt wesentlich von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. „Im Feld“ bestimmte Kennwerte stellen aber immer nur Momentaufnahmen dar, denn Wassergehalte, Grundwasserfluss und Verdichtungen variieren zeitlich und räumlich. Das wiederum bedeutet, dass die Wärmeleitfähigkeit nicht eindeutig bestimmt werden kann, da sie von eben diesen Faktoren abhängt.

Verlust wird simulierbar

Mit dem neuen Gerät aus Darmstadt ist das nach Aussagen der Darmstädter Wissenschaftler anders. „Erstmals lassen sich wissenschaftlich exakte Aussagen zur Wärmeableitung unter realen Bedingungen treffen“, freut sich der Geowissenschaftler. Hierfür werden Bodenproben aus einer definierten Tiefe entnommen und in den Probenbehälter des Messgeräts gefüllt. Dann wird die Wärmeleitfähigkeit der Probe unter Simulationen verschiedener Wassergehalte, Drücke und unterschiedlichen Verdichtungen gemessen. Das Ganze kann für einen Temperaturbereich zwischen -15 und +120 °C bestimmt werden. „Wir können auf diese Weise unterschiedlichste Bedingungen vor Ort, etwa nach einem starken Regenguss oder bei Verdichtung durch Bau einer Straße im Labor simulieren und den Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit genau bestimmen.“

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