Der GRT – die „Statik“ für Erdwärmeanlagen

Der Begriff GRT ist die Abkürzung für Geothermal Response Test oder auch manchmal Thermal Response Test genannt. Gemeint ist damit die Messung von geotechnisch an einem bestimmten Standort erzielbaren thermischen Leistungen.

Die zunehmende Leistungsfähigkeit der Wärmepumpen zieht adäquat wachsende Erdwärmeanlagen nach sich. Da die Geothermie auch immer mehr am Markt als etablierte und wirksame Technik erkannt wird, nimmt ihre Anwendung gerade in der Ausstattung großer Objekte enorm zu.

In dem Maße, wie die Größe der Erdwärmeanlagen zunimmt steigt auch der Bedarf, die Parameter dieser technischen Bauwerke nicht mit Faustformeln oder aus Tabellen zu ermitteln, sondern exakt zu berechnen und die thermische Entwicklung und damit die langfristige Funktion sicherzustellen.

Warum werden GRT's durchgeführt ?

Jeder Standort hat seinen geologischen „Fingerabdruck“ und dementsprechend vielfältig sind die Umsetzungsmöglichkeiten und -anforderungen an Geothermieanlagen. Es treten neben den durch den Standort bedingten geologischen Abweichungen auch Interaktionen der einzelnen Sonden eines Bohrfeldes oder auch benachbarter Bohrfelder auf. Diese Einflüsse sind von elementarer Bedeutung für den Betrieb solcher Anlagen, können ohne genaue Berechnung aber nicht mehr prognostiziert werden. Daher werden für Anlagengrößen > 30 KW GRT-Messungen durchgeführt und aus den ermittelten Werten über numerische Rechenmethoden, ähnlich derer von Statikmodellen, die Geothermieanlagen standortgerecht dimensioniert und topographisch fixiert.

Wie werden GRT's durchgeführt?

Da die Messung an einer Erdwärmesonde durchgeführt wird, wie sie auch später im Sondenfeld Anwendung findet, wird hierfür eine Bohrung mit dem entsprechenden Ausbau benötigt. Die eingebaute Sonde verbleibt als Bauwerk und wird später in das berechnete Sondenfeld eingebunden. Der Vorgang der Bohrung stellt einen Erdaufschluss dar, welcher im wasserrechtlichen Sinn genehmigungspflichtig ist und so ist für diese Leistung ein Antrag auf wasserrechtliche Genehmigung zu stellen. Ist der Antrag genehmigt, kann unter Einhaltung einer Anmeldefrist bei der genehmigenden Behörde von i.d.R. 14 Tagen die Bohrung erfolgen. Nach dem Einbau der Erdwärmesonde und dem fachgerechten Verpressen der Bohrung ist ein Abkühlzeitraum des Verpressmittels je nach Zementgehalt einzuhalten. Die Hydratationswärme beim Aushärten würde die Meßergebnisse sonst verfälschen, da eine zu hohe Ausgangstemperatur zu messen wäre. Die Feldmessung selber wird über 72h mittels einer mobilen Messeinrichtung durchgeführt. Dabei werden die relevanten Daten aufgezeichnet.

Was wird bei einem GRT ermittelt?

Zu den gemessenen Werten gehört als wesentlicher Parameter der Bohrlochwiderstand und damit die spezifische Entzugsleistung am Standort. Aber auch die aus der Bohrung gewonnenen Erkenntnisse lassen über das Schichtenverzeichnis Rückschlüsse auf die Durchlässigkeit, vorhandene Wasserhorizonte und Bodenklassen zu. Damit stehen wichtige Informationen für die anzuwendende Bohrtechnik, die spezifische Wärmekapazität und die Fliessfähigkeit des Grundwassers zur Verfügung. Dazu kommen noch Werte, welche aus Karten der Grundwassergleichen im jeweiligen Gebiet gewonnen werden und welche die grundsätzliche Fließrichtung bezogen auf die Lage des Geothermiefeldes und der Grundstücksgrenzen ergeben. In Kombination dieser Daten läßt sich im Rechenmodell eine auf die Nutzung abgestimmte Erdwärmeanlage konzipieren. Das so bemessene Sondenfeld wird dann Inhalt des wasserrechtlichen Genehmigungsverfahrens für die „maßgeschneiderte“ Erdwärmeanlage.

Wie relevant diese Berechnungen sind, läßt sich an einem Fallbeispiel eindrucksvoll veranschaulichen. Gerade bei größeren Entzugsleistungen wird es zweckmäßig, eine Regenerierung des Sondenfeldes über die Einleitung von sommerlicher Wärme aus der Gebäudekühlung zu bewirken.

Die Unterschiede dieser beiden Nutzungsarten, Heizen oder Heizen und Kühlen sind immens.

Diese Eigenschaften in der Temperaturentwicklung beeinflussen in jedem Fall den Betrieb der Wärmepumpe und sind in nicht wenigen Bundesländern relevant für die Genehmigungsfähigkeit entsprechender Erdwärmeanlagen. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, die Fachplanung für diese Leistung frühzeitig in ein Projekt einzubeziehen und damit den Grundstein für eine nachhaltige Nutzung der oberflächennahen Geothermie zu legen.