Projekt in Analyse
Vertikales Erdluft-Bohrfeld zur Lufttemperierung
Projekt
Das System nutzt die relativ stabile Bodentemperatur in wenigen Metern Tiefe. Außenluft wird durch mehrere vertikale, etwa 5 m tiefe Bohrungen geführt und nimmt dabei Wärme aus dem Erdreich auf bzw. gibt Wärme an das Erdreich ab. Im Winter soll die Außenluft dadurch vorgewärmt, im Sommer vorgekühlt werden. Eine einzelne Bohrung besteht aus einem äußeren Rohr DN200 und einem innenliegenden Rohr DN110. Dadurch entstehen Zu- und Rückströmung innerhalb desselben Bohrlochs. Bei etwa 5 m Bohrtiefe ergibt sich ein Luftweg von ungefähr 10 m je Bohrung. Mehrere Bohrungen werden modular zu einem Bohrfeld zusammengefasst. Vorgesehen sind beispielsweise Systeme mit 10, 20 oder 30 Bohrlöchern bei einem Bohrabstand von etwa 1,5–2 m. Das System soll insbesondere für zwei Anwendungsbereiche untersucht und weiterentwickelt werden:
- Vorstufe für Luft-Wärmepumpen:
Die Ansaugluft einer Luft-Wärmepumpe wird vor Eintritt in die Wärmepumpe über das Erdreich temperiert. Ziel sind stabilere Ansaugtemperaturen, geringere Vereisungsneigung im Winter und eine mögliche Verbesserung der Effizienz.
- Bestandteil passiver Sí-Climate-Systeme:
Temperierte Luft kann für Gebäude, Gewächshäuser, Tierställe, Technikräume, unterirdische Räume oder weitere Luft- und Speichersysteme genutzt werden. Das System ist drucklos und luftgeführt. Es verwendet keine Sole bzw. Wärmeträgerflüssigkeit und erschließt kein Grundwasser. Die konkrete rechtliche Zulässigkeit von Bohrungen muss abhängig vom Standort, insbesondere hinsichtlich Wasserrecht, Wasserschutzgebieten und örtlichen Vorgaben, geprüft werden. Für die weitere Projektentwicklung sollen insbesondere reale thermische Leistung, notwendiger Luftvolumenstrom, Druckverluste, Ventilatorleistung, Kondensatmanagement, Regeneration des Erdreichs, optimale Anzahl und Abstände der Bohrungen, Bodenabhängigkeit, Sommer-/Winterbetrieb, Kombination mit Wärmepumpen sowie Investitions- und Betriebskosten technisch untersucht und bewertet werden.
Projektmodell
Das Projekt soll als modulares technisches System innerhalb von Sí-Climate entwickelt und erprobt werden. Ziel ist eine Lösung, die je nach Standort und Anwendungsfall aus einzelnen oder mehreren vertikalen Erdluftbohrungen aufgebaut werden kann. Nach technischer Erprobung sind unterschiedliche Umsetzungsmodelle möglich: Eigenbau und Eigenbetrieb, Zusammenarbeit mit Bohr- und Installationsunternehmen sowie Lizenz- oder Partnerschaftsmodelle für regionale Anbieter. Das System soll international einsetzbar sein und an unterschiedliche Bodenverhältnisse, Klimazonen, Gebäudegrößen und Leistungsanforderungen angepasst werden können.
Kosten & Finanzierung
In der Entwicklungsphase sollen zunächst die tatsächlichen Kosten für Bohrungen, Rohrsysteme, Verteiler, Filter, Ventilatoren, Sensorik, Kondensatmanagement und Installation ermittelt werden. Ein wesentlicher Bestandteil des Projekts ist der wirtschaftliche Vergleich mit klassischen Lösungen wie Luft-Wärmepumpen, Erdsonden und anderen Systemen zur Vortemperierung von Außenluft. Für Pilotanlagen kommen Eigenmittel, Projektpartner, Hersteller- und Lieferantenbeteiligungen, Schwarm-Unterstützung sowie geeignete Forschungs-, Klima- und Innovationsförderungen in Betracht.
Aktueller Stand
Das technische Grundkonzept ist entwickelt. Vorgesehen ist ein vertikales, luftgeführtes Bohrfeld, bei dem Außenluft durch Rohrleitungen im Erdreich geführt und dabei durch die relativ stabile Bodentemperatur vorgewärmt oder vorgekühlt wird. Das System arbeitet ohne Solekreislauf und ohne Grundwasserentnahme. Es kann eigenständig zur Lufttemperierung oder als vorgeschaltete Stufe für eine Wärmepumpe und weitere Sí-Climate-Systeme eingesetzt werden. Als nächste Schritte sollen Dimensionierung, Bohrtiefe und -abstände, Luftvolumenstrom, Druckverluste, Wärmeübertragung, Kondensat, Bodenregeneration sowie Investitions- und Betriebskosten anhand konkreter Pilotanlagen untersucht werden.
Gesucht / Mitmachen
Gesucht werden Anwender und Projektpartner, die ein vertikales Erdluft-Bohrfeld praktisch einsetzen und erproben möchten. Das System ist bewusst einfach aufgebaut. Die Bohrfelder sollen so konzipiert werden, dass sie – abhängig von Boden, Bohrtiefe und örtlichen Vorschriften – weitgehend in Eigenleistung hergestellt und installiert werden können. Es handelt sich nicht um einen Solekreislauf und nicht um eine technisch komplizierte Geothermieanlage. Mögliche Anwendungen sind Wohnhäuser, Werkstätten, landwirtschaftliche Gebäude, Tierställe, Gewächshäuser, Technikräume, Lagergebäude oder andere Projekte, bei denen Außenluft über das Erdreich vorgewärmt oder vorgekühlt werden soll. Gesucht werden insbesondere Bauherren, Selbstbauer, Landwirte, Handwerker, Unternehmen und Betreiber, die eine Pilotanlage auf ihrem Grundstück umsetzen und gemeinsam reale Betriebsdaten sammeln möchten. Ziel ist ein einfaches, kostengünstiges und reproduzierbares System, das mit regional verfügbaren Materialien gebaut und an unterschiedliche Standorte angepasst werden kann.
Gesuchte Projektpartner