Grösster saisonaler Diffusionspeicher der Schweiz

Keller, Beat and Berchtold, Peter and Pahud, Daniel (2001) Grösster saisonaler Diffusionspeicher der Schweiz. Bulletin Geothermie CH, 31. pp. 2-7.

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Abstract

In Root (LU) entsteht das 2'500 Arbeitsplätze beherbergende Unternehmungs- und Innovationszentrum D4 mit einer Geschossfläche von 130'000 m². Der Zielsetzung der suva entsprechend sollen 50% des Energiebedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Das Herzstück des Systems mit BHKW, ÖL-/Gaskessel, Wärme- und Eisspeicher sowie Solardach / Fotovoltaik bildet ein saisonaler Diffusionsspeicher im Felsen. Dieser wird im Sommerhalbjahr durch die Abwärme sowie das Solardach geladen und im Winter zu Heizzwecken entladen. Realisiert wird der Speicher in zwei Etappen mit Speichermodulen von je 45.5 m x 51.5 m Grundfläche und je 49 Sonden mit 160 m Länge. Mit einem Volumen von 376'000 m3 pro Modul wird dieser grösste bislang realisierte Speicher der Schweiz in die Obere Meeresmolasse eingebohrt. Durch die geringe Formationsdurchlässigkeit (Durchlässigkeitsbeiwert k ˜ 1·10-9 m/) und die hohe Wärmekapazität (2.3 MJ/m3·K) sind deren Gesteine bestens für einen Diffusionsspeicher geeignet. Der Felsuntergrund wurde vorgängig durch eine gekernte Pilotbohrung sowie zwei Pilotsonden eingehend erforscht. In letzteren wurden durch In Situ-Reaktionstests die mittlere Formationstemperatur (12.4°C), die mittlere Wärmeleitfähigkeit (3.0 bis 3.3 W/m·K) sowie der thermische Widerstand der mit Quarzsand verfüllten Sonden ermittelt. Die definitive Speicherdimensionierung erfolgte mit dem Programm PILESIM, wobei der ersten Bauetappe Wärmeleistungen von 950 kW und Kälteleistungen von 760 kW zu Grunde gelegt wurden. Beim Bau des zweiten Moduls lassen sich die Erfahrungen mit dem ersten verwenden. Die Realisation des ersten Speichermoduls verlief planmässig, wobei eine systematische, geologisch bedingte Ablenkung der Sonden zu beobachten war. Ein durch den Bohrbetrieb teilweise geöffnetes Kluftsystem verlangte nach erhöhten Mengen des Injektionsgutes ThermoCem®, das mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2.0 W/m·K eine gute Sondenleistung garantiert.

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