Markierte Füllbinder® für eine sichere und nachweisbare Verfüllung in der Geothermie – Zwischenbilanz 5 Jahre nach Markteinführung

28. August 2018

Geothermiebohrungen stellen einen Eingriff in die Geologie und in unseren Grundwasserhaushalt dar. Die vollständige Verfüllung des Bohrlochs ist von sehr großer Bedeutung, können doch mangelhaft ausgeführte Bohrlochverfüllungen massive Schäden hervorrufen. Aus hydrogeologischer Sicht sind Kurzschlüsse zwischen verschiedenen Grundwasserleitern oder unzureichend abgedichtete, an- oder durchbohrte Grundwassergeringleiter durch unvollständig verfüllte Bohrungen unter allen Umständen zu vermeiden.

Die dadurch möglichen Folgeschäden können Quellen von geologischen Schichten unter Wasserzutritt sein. Hebungen, Auswaschungen und damit verbundene Setzungen oder eine durch die Bohrung geschaffene Verbindung von verschiedenen Grundwasserstockwerken sind dadurch möglich. Die Gefahr von Schäden besteht auch durch einen artesischen Grundwasseraustritt und den damit möglichen Transport von Sedimenten. Um derartige Risiken zu vermeiden, muss jede Bohrlochverfüllung mit äußerster Sorgfalt ausgeführt werden.

Die Bohrlochverfüllung soll nicht nur hydraulische Kurzschlüsse (Verbindung von Grundwasserleitern) verhindern, sondern soll gleichzeitig die thermische Anbindung an das Gebirge gewährleisten. Außerdem müssen die Sondenrohre im Untergrund geschützt und das Eintragen von Schadstoffen verhindert werden.

Bei der Verfüllung von Erdwärmebohrungen sind in den letzten 5 Jahren große Anstrengungen unternommen worden, um die hydraulische Wirksamkeit der Abdichtung von Erdwärmesonden durch Vorgaben und Vorschriften zu verbessern. Durch neue Messmethoden ist eine sofortige Überprüfung während und nach Abschluss der Bohrlochverfüllung möglich geworden.

Bild 1: Markierte Füllbinder® zur Verfüllung von Geothermiebohrungen

Unsere markierten Füllbinder® wie Füllbinder® EWM plus und Füllbinder® H-hs plus haben sich in Verbindung mit einem Verfüll- und Kontrollmesssystem, dem CemTrakker der Firma Santherr Geothermietechnik als automatische Abdichtungsüberwachung, als richtungsweisend herausgestellt.

Bild 2: Verfüll- und Kontrollmesssystem CemTrakker zur Suszeptibilitätsmessung in Erdwärmesonden

Wie funktioniert diese Überprüfung der Bohrlochverfüllung?
Während des Verfüllvorgangs (automatische Abdichtungsüberwachung gemäß Leitlinien Qualitätssicherung Baden-Württemberg) und nach dem Verfüllen der Erdwärmebohrung mit markiertem Füllbinder® wird diese zur Kontrolle mit einer Messsonde befahren.

Die speziell für die Erfordernisse der Untersuchung von Erdwärmesonden konfigurierte Messsonde reagiert dabei auf die im Füllbinder® enthaltene Markierung. Mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes wird die magnetische Suszeptibilität der Sondenumgebung bestimmt und tiefenabhängig aufgezeichnet.

Durch Kombination des beschriebenen Messsystems und markiertem Füllbinder® kann eindeutig überprüft werden, ob markierter Füllbinder® im Bohrloch vorhanden bzw. gleichmäßig über die Höhe der Bohrung verfüllt wurde. Das Verfahren benötigt keine dauerhaft im Bohrloch verbleibenden Installationen, da die vorhandenen Rohre der Erdwärmesonde zur Befahrung des Bohrlochs genutzt werden können. Die Messsonde garantiert die problemlose Befahrbarkeit der üblicherweise verwendeten Sondenrohre der Nennweite 32 oder 40 mm, auch bei Bohrtiefen deutlich jenseits der 100 m.

Bild 3: Prinzipdarstellung und Messvorgang, Bild 4: Auszug aus einer Kontrollmessung der magnetischen Suszeptibilität

Bild 4 zeigt einen Auszug aus einer Kontrollmessung der Bohrlochverfüllung mit markiertem Füllbinder®.
Der grün eingefärbte Bereich zeigt eindeutig das Vorhandensein des markiertem Füllbinders® über die gesamte verfüllte Bohrlochtiefe.

Mit markierten Füllbindern® wird dem Bohrunternehmen, der Überwachungsbehörde aber auch Bauherren erstmals die Möglichkeit eingeräumt, die sachgerechte Verfüllung des Bohrlochs zu überprüfen.
Die anfänglichen Vorbehalte der Bohrunternehmen hinsichtlich der Praxistauglichkeit des Messsystems als auch die damit erzielbaren Ergebnisse, vor allem die Erkenntnis einer Überprüfung der eigenen Arbeitsleistung, stellten sich als haltlos heraus.

Durch die Vorlage der Kontrollmessung kann nicht nur die Qualität der Bohrlochverfüllung, sondern auch die Qualität der Arbeitsleistung des ausführenden Bohrunternehmens hervorgehoben und aufgezeigt werden. Dadurch erhält der Bauherr einen gesicherten Nachweis über die erbrachte Leistung. Durch die Möglichkeit einer späteren Überprüfung der Bohrlochverfüllung durch eine erneute Befahrung der Erdwärmesondenrohre erhalten Bauherren zusätzliche Sicherheiten, z. B. bei Wiederverkauf.

Im Sinne einer Qualitätsverbesserung bei der Verfüllung von Erdwärmebohrungen können wir ein erstes positives Resümee ziehen.

Walter Erben – Produkttechnik
SCHWENK Spezialbaustoffe GmbH

 

Markierte Füllbinder® für eine sichere und nachweisbare Verfüllung in der Geothermie – Zwischenbilanz 5 Jahre nach Markteinführung

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