Geothermie: Schrägbohrtechnik für den Bestandsbau
Die 12 sternförmig angeordneten Erdwärmesonden in einer Tiefe von 150 Metern heizen und kühlen das Audimax der Hochschule Bochum effizient und nachhaltig. Entwickelt vom Fraunhofer IEG, zeichnet sich GeoStar 2.0 durch den Einsatz der Schrägbohrtechnik aus, der Untertage ein großes Erdreichvolumen bei minimalem Flächenbedarf an der Oberfläche nutzt. So reicht der knappe Raum zwischen bestehenden Gebäuden aus, um die Erdwärme unter den Gebäuden zu erschließen. Nach Abschluss der Bohrarbeiten und der Anbindung an das Gebäude ist von der geothermischen Anlage fast nichts mehr zu sehen.
Um die wegweisende, doch verborgene Technik des Prototyps dennoch erfahrbar zu machen, wurde nun ein begehbares Verteilerbauwerk umgesetzt. Dieses ist harmonisch in die Campusumgebung integriert und dient auch als hochwertiger Treffpunkt: Eine Glaskuppel mit umliegender kreisrunder Bank sowie Tische laden zum Zusammenkommen und Verweilen ein, während gleichzeitig die geothermische Anlage des GeoStar 2.0 betrachtet werden kann. "Das Ziel des Verteilerbauwerkes ist es, Geothermie zu erklären und nahbar zu machen", so Jonas Güldenhaupt, Bohrmeister des Fraunhofer IEG.
Einblick in die Anlagentechnik
Der im Boden versenkte Raum ist vollständig begehbar und zeigt die Anbindung aller Erdwärmesonden an den Verteilerbalken sowie die Technik zum Regeln, Steuern und Überwachen des untertägigen Anlagenteils. Gruppenführungen für Planerinnen und Planer aus den Bereichen TGA, Quartiere, Stadtwerke und Energietechnik können auf Anfrage ermöglicht werden. Zudem soll bald eine Augmented Reality App zur Anlage angeboten werden.
Der GeoStar für das Hörsaalgebäude der Hochschule Bochum ist bereits der zweite erfolgreich umgesetzte GeoStar in Deutschland. Die erste Version beheizt und kühlt seit mehreren Jahren erfolgreich den Bochumer Campus des Fraunhofer IEG. Dort wurden gleich 20 Schrägbohrungen mit 200 m Länge niedergebracht und die Gesamtanlage mit einem aufwendigen Monitoring-System versehen. Mit dieser Forschungsinfrastruktur kann nicht nur klimatisiert werden, sondern es entstehen wichtige Erkenntnisse für die nun anstehende Kommerzialisierung des Anlagenkonzepts in Bestandsbauten.
"Das erfolgreiche GeoStar-Konzept zeigt, wie auch der Bestandsbau seinen Untergrund zum klimaneutralen Heizen und Kühlen nutzen kann", erläutert Gregor Bussmann, am Fraunhofer IEG Ansprechpartner für die GeoStar-Technologie. "Schlanker Bohrbetrieb, kombinierte Kühl- und Heiztechnik und smarte Betriebsführung sind die Erfolgsfaktoren für die Wärmewende in gewachsenen innerstädtischen Wohn- und Gewerbegebieten." GeoStar 2.0, der nun offiziell mit dem begehbaren Verteilerbauwerk abgeschlossen und eingeweiht ist, ist schon seit 2018 in Betrieb und versorgt den Hörsaal H9 "Auditorium" im Winter mit Erdwärme (über eine Wärmepumpe) und im Sommer mit "Erdkälte" (passiv) aus dem konstant 12 Grad Celsius warmen Untergrund. Er stellt die Weiterentwicklung des GeoStar 1 dar, der seit 2014 zuverlässig das Gebäude des Fraunhofer IEG auf dem gleichen Bochumer Campus versorgt.
Technische Daten:
- Bohrtiefe: 150 Meter
- Bohrwinkel: 10 Grad zur Senkrechten
- Sondenzahl: 12, angeordnet wie ein Zifferblatt
- Temperatur in 150 Metern: 12 Grad Celsius konstant
- Heizlast: 95 kW, mittels Wärmepumpe
- Kühllast: 55 kW, passive Kühlung
- Sitzplatzzahl im Auditorium: 350
- Betriebsstart: 2018
Das unterirdische Verteilerbauwerk des GeoStar 2.0 hat von der engagierten Unterstützung vieler Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Hochschule Bochum und des Fraunhofer IEG profitiert und konnte dank Spenden der Firmen Kubatec Kunststoffbautechnik GmbH und WiRoTec HENZE GmbH mit hoher Aufenthaltsqualität und funktionaler Sichtbarkeit realisiert werden.
