Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden: Hochschule Biberach misst in 25 Meter Tiefe

Das Forschungsprojekt ist ein Gemeinschaftsprojekt, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (FKZ: 0327453A).

Das Institut für Gebäude- und Energiesysteme der Hochschule Biberach ist dabei Kooperationspartner des Zentrums für Angewandte Energieforschung Bayern und des Instituts für Angewandte Geowissenschaften der Universität Karlsruhe. Dieses sogenannte Drittmittelprojekt ist nur ein Beispiel für die Forschungsaktivitäten der Hochschule.

Der Leiter des Institutszentrums für Angewandte Forschung, Dr. Carsten Merten, kann zu Jahresbeginn eine „absolut positive Bilanz“ ziehen: In den insgesamt sieben Instituten der Hochschule wurden 2009 Drittmittel von mehr 1 200 000 € eingenommen, das ist „ein Sprung von 12 Prozent im Vergleich zum Vorjahr“, so Merten. Und auch für das gerade begonnene Jahr 2010 geht der Forschungsleiter von deutlich über einer Million Einnahmen aus.

In der Forschung bearbeitet die Hochschule Biberach alle Themenschwerpunkte der Lehre: Holzbau, Konstruktion und Bautechnologie, Architektur und Städtebau, Immobilienwirtschaft und Projektmanagement sowie Geo- und Umwelttechnik, Energie und Biotechnologie. Letztere gehören zu den drittmittelstärksten Forschungsbereichen der Hochschule Biberach, so Merten, wie auch das aktuelle Kooperationsprojekt, das verschiedene Aspekte der Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden beleuchtet. Der Bund fördert es mit insgesamt 860 000 Euro, knapp 140 000 € entfallen auf das Biberacher Institut.

Hintergrund des Projektes ist der in den vergangenen Jahren rasch wachsende Markt für diese Möglichkeit der geothermischen Energiegewinnung, die verstärkte Anstrengungen für die Qualitätssicherung im Bereich der Anlagenplanung und der Bauausführung erfordere, erklärt Prof. Koenigsdorff. „Damit Wärmepumpen und Erdwärmesonden die Umwelt tatsächlich entlasten und nicht beeinträchtigen, ist eine hochwertige und gleichermaßen praktikable Qualitätssicherung notwendig“. Hierfür testet das Biberacher Institut für Gebäude- und Energiesysteme ein spezielles Messverfahren, das bei den aktuellen Bohrungen zur Anwendung kommt. Mit dem sogenannten Thermal Response Test (TRT) kann festgestellt werden, wie die thermischen Eigenschaften des Untergrundes sowie der fertig gestellten Erdwärmesonde sind; entscheidend für den Biberacher Standort wäre beispielsweise gewesen, so Koenigsdorff, dass das Risstal als ehemaliges Flusstal einen hohen Grundwasserspiegel vorweise und man bei den Bohrungen bereits nach 4 bis 5 Metern auf Wasser stoße. Besondere Begebenheiten, die wichtige Rückschlüsse erlauben.

Ein Ziel des Projektes ist es nun, den Thermal Response Test weiterzuentwickeln: Der Test soll für einfache Standard-Anwendungen kostengünstiger und schneller durchführbar werden, außerdem wird untersucht, inwieweit durch Verfeinerungen der Messtechnik und Auswerteverfahren weitere und bessere Aussagen aus Thermal Response Tests gewonnen werden können. Neben den reinen Forschungsarbeiten erfolgt ein Erfahrungsaustausch auf internationaler Ebene innerhalb des Implementing Agreements „Energy Conservation Through Energy Storage“ (ECES) der Internationalen Energieagentur (IEA) mit dem Ziel eine weltweite Verbreitung zu unterstützen. Zur Unterstützung zur späteren Anlagenplanung wird das Software-Tool GEOSYST an der Hochschule Biberach entwickelt, das sowohl das Gebäude als auch die geothermische Wärmequellenanlage betrachtet.

Auch nach Abschluss des Forschungsvorhabens werden die Sonden auf dem Campus-Gelände verbleiben. Ebenso wie die anderen, bereits vorhandenen Erdwärmesonden werden sie für Lehre und Forschung der Hochschule Biberach eingesetzt. Studierende erhalten darüber einen anschaulichen Einblick in die Praxis – etwa bei fächerübergreifenden Untersuchungen im Studienfeld Energie & Klima sowie dem Studiengang Bauingenieurwesen, der als Spezialgebiet die Geotechnik aufgreift.