Schrägbohrtechnik

Geothermie für Bestandsbau der Hochschule Bochum

Ein zukunftsweisendes geothermisches Heiz- und Kühlsystem namens GeoStar 2.0, entwickelt vom Fraunhofer IEG, heizt und kühlt das Audimax der Hochschule Bochum. 

Computerskizze GeoStar: Durch die Schrägbohrtechnik erreichen die Erdwärmesonden auf Wärmereservoire unterhalb von bestehenden Gebäuden, hier am Beispiel des Institutsgebäudes des Fraunhofer IEG. Rendering: Fraunhofer IEG
Computerskizze GeoStar: Durch die Schrägbohrtechnik erreichen die Erdwärmesonden auf Wärmereservoire unterhalb von bestehenden Gebäuden, hier am Beispiel des Institutsgebäudes des Fraunhofer IEG. Rendering: Fraunhofer IEG

Am 14. Juni nahm die Hochschule Bochum den „GeoStar 2.0“ vor Ort auf dem Bochumer Campus zwischen C- und B-Gebäude offiziell in Betrieb. Nachdem die Anlage mit ihrem begehbaren Geothermie-Verteilerschacht fertiggestellt wurde, sorgen jetzt 12 sternförmig angeordnete Erdwärmesonden in einer Tiefe von 150 m für die Heizung und Kühlung des neuen Hörsaals.

GeoStar 2.0 zeichnet sich durch den Einsatz der Schrägbohrtechnik aus. Damit kann unter Tage ein großes Erdreichvolumen bei minimalem Flächenbedarf an der Oberfläche genutzt werden. Der knappe Raum zwischen bestehenden Gebäuden reicht aus, um die Erdwärme unter den Gebäuden zu erschließen. Nach Abschluss der Bohrarbeiten und der Anbindung an das Gebäude ist von der geothermischen Anlage fast nichts mehr zu sehen.

Öffentlich zugängliches Verteilerbauwerk

Um die wegweisende, doch verborgene Technik des Prototyps für Interessierte sichtbar zu machen, wurde ein begehbares Verteilerbauwerk umgesetzt. Es ist harmonisch in die Campusumgebung integriert und dient auch als einladender Treffpunkt.

Mit Mehrwert für die Aufenthaltsqualität ist der Eingang zum Verteilerbauwerk gestaltet. Bildrechte: Fraunhofer IEG / Foto: Felix Jagert
Unter der Sitzgruppe mit Plexiglas-Kuppel ist ein begehbarer kreisrunder Raum im Boden verborgen, in dem die zwölf Erdwärmesonden zusammenkommen, die den Hörsaal heizen oder kühlen. Bildrechte: Fraunhofer IEG / Foto: Felix Jagert

Eine Glaskuppel mit umliegender kreisrunder Bank sowie Tische ermöglichen das Zusammenkommen und Verweilen, während gleichzeitig die geothermische Anlage des GeoStar 2.0 betrachtet werden kann. "Das Ziel des Verteilerbauwerkes ist es, Geothermie zu erklären und nahbar zu machen", sagt Jonas Güldenhaupt, Bohrmeister des Fraunhofer IEG.

Einblick in die Anlagentechnik an der Hochschule Bochum

Der im Boden versenkte Raum ist vollständig begehbar und zeigt die Anbindung aller Erdwärmesonden an den Verteilerbalken sowie die Technik zum Regeln, Steuern und Überwachen des untertägigen Anlagenteils. Gruppenführungen für Planernden aus den Bereichen TGA, Quartiere, Stadtwerke und Energietechnik können auf Anfrage ermöglicht werden. Zudem soll bald eine Augmented Reality App zur Anlage angeboten werden.

GeoStar 2.0 - eine Weiterentwicklung des GeoStar 1

Der GeoStar für das Hörsaalgebäude der Hochschule Bochum ist bereits der zweite erfolgreich umgesetzte GeoStar in Deutschland. Die erste Version beheizt und kühlt seit mehreren Jahren erfolgreich den Bochumer Campus des Fraunhofer IEG. Dort wurden gleich 20 Schrägbohrungen mit 200 m Länge niedergebracht und die Gesamtanlage mit einem aufwendigen Monitoring-System versehen. Mit dieser Forschungsinfrastruktur kann nicht nur klimatisiert werden, sondern es entstehen wichtige Erkenntnisse für die nun anstehende Kommerzialisierung des Anlagenkonzepts in Bestandsbauten.

"Das erfolgreiche GeoStar-Konzept zeigt, wie auch der Bestandsbau seinen Untergrund zum klimaneutralen Heizen und Kühlen nutzen kann", erläutert Gregor Bussmann, am Fraunhofer IEG Ansprechpartner für die GeoStar-Technologie. "Schlanker Bohrbetrieb, kombinierte Kühl- und Heiztechnik und smarte Betriebsführung sind die Erfolgsfaktoren für die Wärmewende in gewachsenen innerstädtischen Wohn- und Gewerbegebieten."

GeoStar 2.0, der nun offiziell mit dem begehbaren Verteilerbauwerk abgeschlossen und eingeweiht ist, ist bereits seit 2018 in Betrieb und versorgt den Hörsaal H9 im Winter mit Erdwärme (über eine Wärmepumpe) und im Sommer mit „Erdkälte“ (passiv) aus dem konstant 12°C warmen Untergrund. Er stellt die Weiterentwicklung des GeoStar 1 dar, der seit 2014 zuverlässig das Gebäude des Fraunhofer IEG auf dem gleichen Bochumer Campus versorgt.

Technische Daten:

  • Bohrtiefe: 150 m
  • Bohrwinkel: 10 ° zur Senkrechten
  • Sondenzahl: 12, angeordnet wie ein Zifferblatt
  • Temperatur in 150 m: 12 °C konstant
  • Heizlast: 95 kW, mittels Wärmepumpe
  • Kühllast: 55 kW, passive Kühlung
  • Sitzplatzzahl im Auditorium: 350
  • Betriebsstart: 2018
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Danksagung
Das unterirdische Verteilerbauwerk des GeoStar 2.0 hat von der engagierten Unterstützung vieler Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Hochschule Bochum und des Fraunhofer IEG profitiert und konnte dank Spenden der Firmen Kubatec Kunststoffbautechnik GmbH und WiRoTec HENZE GmbH  mit hoher Aufenthaltsqualität und funktionaler Sichtbarkeit realisiert werden. 

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