Die Rohrleitungen von Erdwärmesonden bestehen meist aus relativ schlecht wärmeleitendem Polyethylen, das selbst bei geringen Wandstärken einen großen Wärmeübergangswiderstand erzeugt. Unter Federführung des Forschungsinstituts für Tief- und Rohleitungsbau entwickelt ein Verbund aus Industrie und Wissenschaft eine Kunststoffmischung (Compound) mit deutlich höherer Wärmeleitfähigkeit für diese Rohrleitungen. Aktuell finden an einem Geothermiefeld bei Weimar Langzeitmessungen zur Überprüfung des verbesserten Energieaustrags statt. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Forschungsprojekt.

Neben einer besseren Wärmeleitfähigkeit war ein Ziel des Projektes, dass die neu entwickelten Sonden gute mechanischen Eigenschaften haben und ebenso handhabbar sein sollten wie konventionelle, aus reinem Polyethylen gefertigte Sonden.

Blick ins Labor

Die Forscher mischten dem Polyethylen dazu verschiedene wärmeleitfähige Materialien bei. Im Labormaßstab prüften sie diese auf Wärmeleitfähigkeit, Bearbeitbarkeit (extrudieren, schweißen) und mechanische Eigenschaften. Anschließend optimierten sie das polymere Rohrmaterial, extrudierten die wärmeleitfähigen Rohre als Pilotserie auf einem Werksextruder und stellten erste Erdwärmesonden als Prototyp her. Ergebnis: Die Wärmeleitfähigkeit der so entstandenen Rohre steigerte sich von 0,4 W/mK auf 1,0 W/mK. Die Sonden konnten analog zu konventionellen Erdwärmesonden gelagert, transportiert und gehandhabt werden. Der Wärmeeintrag soll erhöht und der Energieaustrag gesteigert werden.

Ausblick

Bei gleichbleibendem Energiebedarf könnten somit Bohrmeter eingespart, Investitionskosten gesenkt und die Effizienz von erdgekoppelten Wärmepumpenanlagen weiter gesteigert werden. Eine zukünftige Anwendung des Rohrmaterials für verschiedene Wärmetauscher ist denkbar. So wäre etwa ein Einsatz in Fußbodenheizungen möglich.

Beteiligte Institutionen

In diesem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Verbundvorhaben arbeiteten folgende Institutionen mit: FITR-Forschungsinstitut für Tief- und Rohrleitungsbau gemeinnützige GmbH, ALBIS Plastic GmbH, Gerodur MPM Kunststoffverarbeitung GmbH & Co. KG und der Lehrstuhl für Kunststofftechnik der Uni Erlangen-Nürnberg.

Kontakt

Nähere Informationen zum Projekt erhalten Interessenten hier:
FITR-Forschungsinstitut für Tief- und Rohrleitungsbau gGmbH
Georg-Haar-Straße 5
D-99427 Weimar
Tel.: 03643/8268-0
ute.buechner(at)fitr.de