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Schadensfallanalyse von Erdwärmesondenbohrungen in Baden-Württemberg

Damage event analysis of drilling borehole heat exchangers in Baden-Württemberg, Germany

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Zusammenfassung

Seit dem Bekanntwerden erster Schadensfälle im Zusammenhang mit Erdwärmesonden wächst in Baden-Württemberg die Verunsicherung in der Bevölkerung und die Zahl der jährlichen Neuinstallationen ist seit 2009 rückläufig. In dieser Studie konnten Ursachen und Auswirkungen anhand geologischer und hydrogeologischer Charakterisierung der entstandenen Schadensfälle zu konzeptionellen Schadensmodellen zusammengefasst werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass in 90 % der Fälle lokale Grundwasservorkommen, mit auf- oder absteigenden Potenzialen, beteiligt waren und die Ursachen in einer unvollständigen, undichten Hinterfüllung der Erdwärmesonde liegen. Des Weiteren liegt die Schadensursache in fast 70 % der Fälle im Bereich der Grenze zwischen Keuper und Muschelkalk. Eine erste Gefahreneinschätzung hat ergeben, dass sich die Wahrscheinlichkeit eines Schadenfalls, mit Erreichen der Grenze zwischen Keuper und Muschelkalk um das 40-fache erhöht. Trotz mittlerweile über 30.000 funktionierender Erdwärmesonden allein in Baden-Württemberg gilt es weitere Risikominimierungsstrategien zu entwickeln, um zukünftige Schadensfälle zu vermeiden.

Abstract

Ever since the first failure events relating to ground source heat pump (GSHP) systems, people have become increasingly skeptical of this technology and the annual number of newly installed GSHP systems in Baden-Württemberg has been declining since 2009. This study enabled relating causes and effects of GSHP failures to the local geological and hydrogeological characteristics, and has summarised these in conceptual failure models. The analyses showed that in 90 % of the cases, a direct link exists between local groundwater and incomplete, leaking grouting of borehole heat exchangers (BHE). Furthermore, in almost 70 % of all events, failure occurred at the interface between the Keuper and Muschelkalk formations. Initial assessments indicated that the probability of failure increased 40-fold, if the interface between the Keuper and Muschelkalk is reached during drilling. Although, more than 30,000 operating GSHP systems exist in Baden-Württemberg, the challenge for the future is to minimize the risk of damage using improved risk mitigation strategies.

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Authors and Affiliations

  1. Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Adenauerring 20b, 76131, Karlsruhe, Deutschland

    Manuel Grimm,  Ingrid Stober,  Thomas Kohl &  Philipp Blum

Authors
  1. Manuel Grimm
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  2. Ingrid Stober
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  3. Thomas Kohl
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  4. Philipp Blum
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Grimm, M., Stober, I., Kohl, T. et al. Schadensfallanalyse von Erdwärmesondenbohrungen in Baden-Württemberg. Grundwasser 19, 275–286 (2014). https://doi.org/10.1007/s00767-014-0269-1

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