Bestimmung der thermophysikalischen Kennwerte von Lockergesteinen

Abstract

Die Waerme- und Temperaturleitfaehigkeit von Lockergesteinen sind die wichtigsten Kennwerte zur Quantifizierung der Ausbeute oberflaechennaher geothermischer Anlagen. Je exakter die Waermeleitfaehigkeit (WLF) bekannt ist, desto wirtschaftlicher und nachhaltiger kann die Anlagendimensionierung erfolgen. Die WLF von Lockergesteinen ist von der WLF der einzelnen Kornfraktionen, dem Wassergehalt, dem Luftporenraum, der Trockendichte, den Druckverhaeltnisse und der Temperatur abhaengig. Da zurzeit noch kein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung der geothermischen Parameter vorhanden ist, wurde ein Waerme- und Temperaturleitfaehigkeitsmessgeraet entwickelt. Das Geraet ermoeglicht die reproduzeirbare Untersuchung von Lockergesteinen, wahlweise unter Druckkonstanz von bis zu 7,6MPa oder unter Volumenkonstanz im Temperaturbereich von -10 bis +80°C. Die Funktionsweise des Geraetes wurde durch den Vergleich von Messungen und FEM-Simulationen an Lockergesteinsstandards validiert. Zusaetzlich wurden die Ergebnisse in Feldversuchen mit in-situ Werten korreliert. Neben der Validierung des Messgeraetes dienen die Ergebnisse der Messungen der Erstellung von Berechnungsmodellen fuer die geothermischen Parameter von Lockergesteinen auf Basis der bodenmechanischen Kennwerte.