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EWS-TECH II: Entwicklung überprüfbarer Qualitätskriterien für Erdwärmesonden-Verfüllungen unter realitätsnahen Randbedingungen

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Riegger, M.; Rolker, J.; Lutz, T.; Steger, H.; Stober, I.; Haist, M.; Herrmann, N.; Schlager, P.; Hirsch, A.; Link, J.; Zorn, R.; Huttenloch, P.; Ukelis, Olaf

2019

Projektbericht - Zwischenbericht

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Beschreibung

Das Verbundvorhaben EWS-tech II zielt auf Qualitätsverbesserungen bei der Erstellung von Erdwärmesonden, die vor dem Hintergrund aktueller Forschungsergebnisse und der vorliegenden, im Zusammenhang mit der Erstellung von Erdwärmesonden insbesondere in Baden-Württemberg aufgetretenen Schadensfälle dringend erforderlich sind. Die Analyse der aufgetretenen Schadensfälle zeigt, dass stockwerksübergreifende Bohrungen, die Grundwasserleiter unter-schiedlicher Druckpotentiale verbinden und nicht durch eine adäquate Verfüllung abgedichtet werden, als besonders kritisch einzustufen sind. Daher bilden Untersuchungen zum Einfluss von Grundwasserflüssen auf die Verfüllqualität von Erdwärmesonden einen der Schwerpunkte des Forschungsvorhabens EWS-tech II.

Hierzu werden drei sich ergänzende Versuchsaufbauten eingesetzt, so dass durch die Visualisierung und durch die quantifizierte Erfassung des Verfüll- und Aushärtevorgangs bei verschieden ausgeprägten Grundwasserströmungen sowie durch die Berücksichtigung der Bohrlochgeometrie/-rauigkeit und größenmaßstäblich realistischer Grundwasserstockwerksverbindungen eine umfassende Bewertung möglich wird. Das Ziel dieser Untersuchungen ist es, einen kausalen, quantifizierten Zusammenhang zwischen Fehlstellen (wassergefüllte Bereiche in der Verfüllung) und der Systemdichtigkeit von Erdwärmesonden abzuleiten.

Bei den geplanten Versuchen werden vorzugsweise vier im Rahmen dieses Vorhabens neu entwickelte, magnetisch dotierte Referenz-Verfüllbaustoffe mit möglichst unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen den rheologischen Eigenschaften und der Verfüllqualität zu untersuchen und somit Kriterien für möglichst günstige Bau-stoffeigenschaften ableiten zu können. Die magnetische Dotierung der Verfüllbaustoffe ermöglicht es, die seit kurzem auf dem Markt verfügbaren miniaturisierten Suszeptibilitätsmesssonden auf Ihre Eignung für eine automatische Abdichtungsüberwachung des Verfüllvorgangs sowie eine Nachmessung zur Bestimmung der Verfüllqualität zu untersuchen. In Verbindung mit intensiven Untersuchungen an magnetisch dotierten Verfüllbaustoffen werden daraus Mindestanforderungen an die Dotierung und an die zugehörigen Überwachungstechniken des Verfüllvorgangs sowie an Langzeitüberwachungstechniken abgeleitet.

Darüber hinaus werden in dem Verbund-Forschungsvorhaben EWS-tech II Untersuchungen durchgeführt, welche die Reaktionskinetik von Verfüllbaustoffen mit sulfathaltigem Gestein bein-halten und außerdem die Auswirkung von Quellvorgängen auf die Systemdichtigkeit des Systems Anhydrit-Verfüllbaustoff untersuchen.

Aus den genannten Untersuchungsaspekten werden Anforderungskriterien an EWS-Verfüllbaustoffe abgeleitet, die in einem Empfehlungskatalog zusammengeführt werden.