Met de eerste geothermische centrale in Trimmis vieren we twee premières. Het is ons eerste project op de Zwitserse markt en de eerste centrale die we met de GHE-tool hebben gepland.
De software is net zo intuïtief in gebruik als onze geothermische sonde. We laten u zien hoe eenvoudig het is om een systeem met separatus te plannen en te implementeren.
Projectomgeving en geologische omstandigheden
Het project betreft een nieuwe eengezinswoning die gebouwd wordt in de Chur-Rijnvallei, die volgens de Minergie-standaard gebouwd wordt. De energie-efficiëntie van het gebouw is navenant hoog en daarmee ook de vraag naar een duurzame en adequate warmtevoorziening.
Het gebouw heeft een verwarmingsvermogen van 10,6 kW en een jaarlijkse warmtevraag van 14 MWh. In de zomer kan het gebouw gekoeld worden met een maximaal koelvermogen van 7,6 kW en een jaarlijkse koelvraag van 3,4 MWh. De SCOP van de warmtepomp is 4,5.
De grootste uitdaging bij het gebruik van geothermische energie is de geologische ligging. Het gebouw bevindt zich op een puinkegel die bestaat uit vochtig grind, stenen en aarde. Op een diepte van ongeveer 80 meter begint een laag vaste morene.
De geologische omstandigheden werden geschat op basis van boorprofielen van het Bureau voor Natuur en Milieu Graubünden en vervolgens gevalideerd samen met het boorbedrijf MR Erdwärme. Het bedrijf maakt deel uit van het scheidingsnetwerk en is zeer bekend met de geologie van de regio.
Op basis van deze geologische beoordeling werd de thermische geleidbaarheid van de ondergrond bepaald in de GHEtool. Er werden twee grondlagen gebruikt: 80 meter vochtig grind (λ = 1 W/mK) als bovenste laag en 20 meter melassé (λ = 1,8 W/mK) in de diepte. De invoer is gedaan in overeenstemming met de vereisten van SIA-norm 384/6.
Boorveldconfiguratie en hydraulisch ontwerp
Het geplande boorveld bestaat uit drie afzonderlijke boorgaten van elk 100 m lang. Ze zijn in een driehoekige opstelling geplaatst met een sonde-afstand van 10 m en parallel geschakeld. De gaten hebben een diameter van 132 mm en zijn gevuld met een thermisch verbeterde achtervulling (λ = 2 W/mK).
Voor de simulatie in de GHEtool werd een pekelvloeistof met een glycolgehalte van 25% en een volumestroom van 1 m³/u gebruikt. Dit resulteert in een Reynoldsgetal van 2936, wat betekent dat de stroming in de overgangszone zich dicht bij het turbulente gebied bevindt.
Resultaten
De simulatie werd uitgevoerd over een periode van 50 jaar. Dit resulteerde in een effectieve boorgatweerstand van 0,13 mK/W. De berekende maximale gemiddelde vloeistoftemperatuur bedraagt 20,27 °C, de minimale gemiddelde vloeistoftemperatuur bedraagt -1,45 °C.
Het temperatuurverloop vertoont over de gehele simulatieperiode een stabiele ontwikkeling en is weergegeven in het onderstaande diagram. De resultaten bevestigen dat het project met scheiding onder de gegeven omstandigheden haalbaar is.
Bevindingen:
De GHEtool heeft zich in dit project bewezen als een gebruiksvriendelijke en krachtige software voor het dimensioneren van separatus geothermische sondes. Voor een goed ontwerp in de uitdagende geologie ter plaatse is echter de kennis van lokale experts onmisbaar. In ons geval was het boorbedrijf MR Erdwärme een belangrijke partner: ervaren, regionaal verankerd en zeer bekend met de geologische omstandigheden. Wij zijn er trots op en dankbaar dat we MR Erdwärme als sterke partner voor de installatie van scheidingswanden voor de kantons Graubünden en Ticino aan onze zijde hebben.
De simulatie met de GHEtool bevestigde duidelijk de haalbaarheid van het scheidingssysteem onder de gegeven omstandigheden. Dankzij de nauwe samenwerking met onze twee in dit artikel beschreven netwerkpartners kijken we reikhalzend uit naar de aanstaande installatie van het eerste scheidingssysteem in Zwitserland.
Oorspronkelijk was het de bedoeling om enkelvoudige U-sondes met een diameter van 40 mm te gebruiken. Met behulp van een scenariovergelijking kon deze configuratie eenvoudig worden omgezet naar separateus en vergeleken. De heldere grafische weergave van de simulatieresultaten van meerdere scenario's helpt om het technisch ontwerp transparant te communiceren en projectmanagers al vroeg te betrekken.
Implementatie met MR Geothermische Energie
Drie afzonderlijke geothermische sondes, elk 100 meter lang, werden op de oude Trimmis-kegel geplaatst. De geologische omstandigheden vereisten een hamerboorgat met een doorlopende verbuizing tot de uiteindelijke diepte. Dit is geen gemakkelijk terrein en vereist aanzienlijke boorexpertise.
Des te opmerkelijker is hoe soepel de implementatie verliep: de eerste sonde was al in minder dan vijf minuten geïnstalleerd. Een nieuw record, mogelijk gemaakt door de goed gecoördineerde samenwerking van onze boorpartner MR Erdwärme. De grafieken en video's laten zien hoe intuïtief onze sonde wordt geïnstalleerd en hoe de benodigde gereedschappen worden gebruikt.
Kunnen we dit record zelfs overtreffen? We zijn klaar voor nieuwe uitdagingen. Iedereen die geïnteresseerd is om samen met ons nieuwe wegen in geothermische energie te verkennen, is van harte welkom; we kijken uit naar meer boeiende projecten.
