geothermisches Potential

Die spezifische Wärmeleitfähigkeit λ [W/mK] beschreibt das Wärmetransportvermögen für die stationäre Wärmeleitung und ist eine der wichtigsten Kenngrößen im Zusammenhang mit der korrekten Dimensionierung der Erdwärmesondenanlage. Sie ist ein Maß dafür, wie schnell die entnommene Wärme über die im Untergrund anstehenden Gesteine nachgeliefert werden kann und beschreibt damit das Regenerationsverhalten des Untergrundes. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine gesteinsspezifische Eigenschaft, die vom Mineralgehalt, der Porosität und der Porenfüllung abhängt. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, deshalb haben trockene Sedimente oberhalb des Grundwasserspiegels eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Da Wasser hingegen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft besitzt und den Wärmetransport begünstigt, wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit des wassergesättigten Gesteins deutlich verbessert. In den vorliegenden Karten zur Wärmeleitfähigkeit sind deshalb die Grundwasserverhältnisse berücksichtigt.

Grundlage für die Erstellung der Karte sind repräsentative Aufschlüsse des geologischen Bohrarchivs der TLUG (Bohrdatenbank). An Hand der lithologischen Beschreibung der Bohrungen werden den einzelnen Schichten bis 120 Metern Tiefe entsprechende Wärmeleitfähigkeiten zugewiesen (siehe Abbildung). Nachfolgend wird ein mittlerer Wert für die jeweilige Tiefenstufe ermittelt.

Anklicken zum Vergrößern

Methodik zur Zuweisung von spezifischen Wärmeleitfähigkeiten in Abhängigkeit von der lithologischen Beschreibung unter Berücksichtigung des Grundwasserstandes


Die konkrete Dimensionierung der Erdwärmesondenanlage sollte unbedingt von einem kompetenten Planungsbüro ausgeführt werden.

Die hier zusätzlich angebotenen Werte der mittleren potentiellen Entzugsleistung [W/m] bzw. der geothermischen Ergiebigkeiten [kWh/ma] sind im Gegensatz zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit stark abhängig von den technischen Parametern der geplanten Erdwärmesondenanlage. Im Rahmen einer exakten Berechnung müssen z. B. die Anzahl, Tiefe und Anordnung der Sonden, der Bohrlochdurchmesser, die Wärmeleitfähigkeit des Verpressmaterials, die Leistung der Wärmepumpe, der Volumenstrom und die Anzahl der Betriebsstunden berücksichtigt werden.

Demzufolge dienen die hier vorliegenden Zahlenwerte nur zur Orientierung, wie viele Bohrmeter in etwa zu erwarten sind. Diese Angaben beziehen sich auf einen konkreten Standardtyp "Einfamilienhaus" mit einer geplanten Wärmepumpen-Heizleistung < 30 kW bei Installation von Doppel-U-Sonden. In diesem Fall werden für eine Heizanlage ohne Warmwasseraufbereitung 1.800 Betriebsstunden pro Jahr [h/a] angesetzt; bei Anlagen mit zusätzlicher Warmwasseraufbereitung werden 2.400 h/a angenommen.

Die verfügbaren Berechnungsgrößen berücksichtigen nicht den Volumenstrom und gewährleisten damit auch nicht ein turbulentes Strömungsverhalten in der Anlage. Für größere Heizungsanlagen (Heizbedarf > 30 kW) bzw. Sondenfelder wird zur exakten Auslegung der Erdwärmesonden ein Thermal Response Test erforderlich sein.




Mittlere spezifische Wärmeleitfähigkeit λ [W/(m*K)] für den Tiefenschritt 0 bis 120 m
(inkl. Information zum Jahr der Herausgabe); Stand März 2017.

Zum Vergrößern bitte auf die Karte klicken.

Im Jahr 2011 begann die TLUG in Zusammenarbeit mit der Firma Fugro Consult GmbH in Torgau mit einem Projekt zur Ermittlung der spezifischen Wärmeleitfähigkeiten für ausgewählte Tiefenstufen bis maximal 120 m Tiefe. Ende 2016 konnten diese Informationen flächendeckend für Thüringen zur Verfügung gestellt werden.
Bei der Bearbeitung wurden etwa 66.000 digital verfügbare Bohrungen der Bohrdatenbank der TLUG einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Anschließend erfolgte für jede geologische Schicht entsprechend der lithologischen Beschreibung und unter Berücksichtigung des Grundwasserstandes die Zuweisung einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit. Für die genannten Tiefenstufen wurden schließlich die mittleren Wärmeleitfähigkeiten berechnet. Damit lagen zunächst die Kennwerte punktuell vor. Zum Schluss wurde innerhalb von geologischen Einheiten und unter Beachtung geologischer Strukturen eine Regionalisierung der Ergebnisse durchgeführt.




Verfügbare Tiefenstufen der mittleren spezifischen Wärmeleitfähigkeit λ [W/(m*K)];
Stand März 2017.

Zum Vergrößern bitte auf die Grafik klicken.