Geothermiebohren neu definiert

Der 2. September 2008 wird irgendwann in der Geschichte der oberflächennahen Geothermie als Meilenstein auftauchen. Er ist der Tag, ab dem vertikale Erdwärmesonden preisgünstiger werden. Es ist der Tag einer Weltpremiere²⁾. Es ist der Tag an dem Vaillant mit seiner neu gegrün­deten Tochtergesellschaft Vaillant Geo­systeme¹⁾ das für die Erstellung von Erdwärmesonden völlig neue Bohrverfahren Geojetting¹⁾ der Öffentlichkeit präsentiert hat.

Abhängig vom Untergrund kann mit dem Verfahren die Bohrung einer Erdwärmesonde um 20 bis 30 % kostengünstiger als mit bisher verwendeter Bohrtechnik abgeteuft werden. Ein klassischer Wettbewerbsvorsprung. Die neue Technik exklusiv in den Händen nur eines marktführenden Wärmepumpenherstellers wird – wenn Vaillant den Kostenvorteil an seine Kunden weitergibt – nach allen Gesetzen des Marktes für einen Innovationsschub sorgen und mittelfristig zu noch größeren Kostenreduzierungen bei der Herstellung vertikaler Erdwärmesonden führen.

Dieser Entwicklungsschub ist überfällig, denn bisher basieren Geothermiebohrungen auf einer Arbeitsweise, die für den Brunnenbau optimiert ist: Das Gebirge wird mechanisch von einem Bohrmeißel gelockert, nach oben gespült und entsorgt.

Schneller, sauberer, einfacher

Anders als traditionelle Bohrverfahren arbeitet Geojetting mit Wasserhochdruck von bis zu 1000 bar. Die Energie für den Vortrieb wird im ­Wesentlichen über das Wasser übertragen. In der Bohrkrone sorgen bis zu sechs Saphir-Düsen für eine so hohe Austrittsgeschwindigkeit, dass das Bodengestein durch Erosion bis zu einer feinst­körnigen Suspension aufgelöst und in die Porenräume des Umgebungsgesteins gepresst wird. Die bei herkömmlichen Bohrverfahren üblichen Schlammemissionen an der Oberfläche entfallen so weitgehend. Wird eine Sonde in Lockergesteinen oder festen Sedimentgesteinen errichtet, muss meistens gar kein Bohrgut abtransportiert werden. Die Eindringgeschwindigkeit liegt dabei um den Faktor 4 bis 5 über der konventioneller Bohrtechnik. Der Gesamtzeitaufwand für den Bohrvorgang reduziert sich allerdings nicht in ­gleichem Maße, weil die Gestängehandlingszeit (bisher) „nur“ halbiert worden ist.

Das Besondere an Geojetting: Bohren und Verrohren erfolgen in einem Arbeitsgang. Die bis über 1000 bar druckfesten Bohrrohre dienen als Druckwasserleitung und gleichzeitig als Hilfsverrohrung. Selbst bei einer sehr flachen Schrägbohrung schließen sie das Nachfallen aus. Nach dem Bohrvorgang wird die Bohrspitze durch das Bohrgestänge hindurch geborgen. Danach erfolgt der Einbau des Erdwärmeübertragers in dem nun als Schutzverrohrung dienenden Bohrstrang. Durch das parallele Entfernen des Bohrstrangs während des Verpressens werden die Sondenrohre exakt zentriert.

Größten Kostenfaktor reduzieren

Welche Bedeutung das neue Bohrverfahren hat, ergibt sich aus der typischen Kostenstruktur für eine Sole/Wasser-Wärmepumpenanlage mit vertikaler Erdwärmesonde: Im Einfamilienhaus verschlingt bisher die Bohrung rund 50 % der Gesamtkosten, im Zweifamilienhaus sind es ungefähr 60 % und in Mehrfamilienhäusern oft bis zu 80 %. „Für uns war deswegen klar“, erläutert Ralf-Otto Limbach, Geschäftsführer der Vaillant Group, „wir mussten auch am Preis für die Bohrung als größten Kostenfaktor arbeiten, wenn wir uns einen deutlich spürbaren Preisvorteil im Wettbewerb erarbeiten wollen.“

Geojetting bietet aber noch mehr: Durch einen schwenkbaren Bohrarm und das gleichzeitige Bohren und Verrohren sind auch Schrägbohrungen möglich. So können mehrere Bohrungen sternförmig gefächert ausgeführt werden („Geostar¹⁾“), ohne das Bohrgerät umzusetzen. Mit dieser Technik können auf kleinen Grundstücken mehrere Tiefenbohrungen ausgeführt werden, wo dies bisher aus Platzmangel schwierig oder durch Nichterreichbarkeit sogar unmöglich war. Gleichzeitig ergibt sich eine höhere Flexibilität bei der Gestaltung des Erdwärmeübertragers.

Vaillant Geosysteme wurde als Joint Venture zwischen Vaillant und der Geojetting GbR, einem Spin-off des Geothermiezentrums an der Hochschule Bochum (GZB), gegründet. Entwickelt wurde das Bohrverfahren von einem Team um GZB-Vorstand Prof. Dr. Rolf Bracke. Aktuell sind in der Gesellschaft zehn Mitarbeiter beschäftigt. Momentan existieren zwei Bohrausrüstungen für Bohrtiefen bis über 300 m und sind bereits auf Monate gut ausgebucht. Anfang 2009 sollen zwei kleinere Anlagen dazukommen, die für die Anforderungen von Erdwärmesonden in Ein- und Zweifamilienhäusern optimiert sind. Klaus Jesse, Geschäftsführer von Vaillant Deutschland: „Wir sind jetzt in der Phase ‚großer Feldversuch‘. In sechs Monaten legen wir fest, wie schnell wir die Kapazitäten ausbauen.“ Fest steht allerdings schon heute, dass Vaillant Geo­systeme seinen Kunden eine Komplettleistung inklusive Analyse der Bauphysik, Geophysik und der Bodenverhältnisse und Planung bis zum Hausdurchbruch anbietet. Jochen Vorländer

http://www.vaillant-geosysteme.de

¹⁾ Vaillant schreibt die Firmen- und Markennamen in seinen ei­genen Unterlagen wie folgt: geoJETTING, geoSYSTEME, geoSTAR.

²⁾ Geojetting ist bereits am 17. Juni 2008 vom Initiativkreis Ruhr­gebiet für Innovationen in den Zukunftstechnologiefeldern Energie und Neue Werkstoffe mit dem Ruhr2030 Award ausgezeichnet worden.