EGRT (Enhanced Geothermal Response Test)

Ein EGRT dient der tiefenabhängigen Bestimmung von thermischen Bodenparametern, wie der Wärmeleitfähigkeit und dem Bohrlochwiderstand. Entlang der Erdwärmesonde wird ein aufheizbares Glasfaserkabel verlegt. Somit können Temperatur-Tiefen-Profile durch verteilte faseroptische Temperaturmessungen zu beliebigen Zeiten gemessen werden.

Testverfahren

Durch Anlegen einer elektrischen Heizspannung wird das Kabel über die gesamte Länge aufgeheizt. Die thermischen Materialparameter werden durch Auswerten der Temperatur-Zeit-Kurven tiefenorientiert bestimmt. Mit kurzen Heizzeiten können die thermischen Parameter des Verfüllmaterials von Bohrungen entlang der Messstrecke bestimmt und dadurch die Qualität der Verfüllung überprüft werden. Da das Hybridkabel dauerhaft im Untergrund verbleibt, kann ein EGRT beliebig oft - auch während der Betriebsphase der Anlage - wiederholt werden.

Das Heizkabel wird an eine Stromquelle mit konstanter Spannung angeschlossen und die Glasfaser mit dem DTS-Gerät (Distributed Temperature Sensing) verbunden. Dann wird der Widerstand des Heizkabels gemessen, um zusammen mit der Heizspannung die abgegebene Heizleistung berechnen zu können. Das DTS-Gerät speichert die Absoluttemperaturen entlang der Glasfaser. Nachdem die Ausgangstemperatur aufgezeichnet wurde, kann der Heat-Pulse-Test gestartet werden.

EGRT-Mobil

 Zum Orten von Fehlstellen in der Hinterfüllung von Erdwärmesonden mittels tiefenaufgelöster Messung der Wärmeleitfähigkeiten.

Der EGRT-Mobil besteht aus drei Bausteinen:

  • einem dafür entwickelten EGRT-Mobil-Spezialkabel (Glasfaser-Kupfer-Hybridkabel),
  • einem DTS-Temperaturmessgerät
  • und einem Labornetzteil, welches die abgegebene Heizleistung des Kabels mit einer Abweichung von weniger als 1% konstant hält.

Das Hybridkabel wird in ein Rohr der Erdwärmesonde eingeführt und bis zur Sondenspitze abgelassen. Die Kupferkomponente des Hybridkabels wird zum Heizen und die Glasfaserkomponente zum Messen des Temperaturprofils verwendet. Das Messprinzip und die mathematische Beschreibung sind mit dem des ‚normalen‘ EGRT identisch. Selbst bei bestehenden Erdwärmesondenanlagen mit mehrere Meter langen, horizontal verlaufenden Zuleitungen kann der EGRT-Mobil durchgeführt werden.

Kurz-EGRT

Ein ‚Kurz-EGRT‘ wird mit dem EGRT-Mobil-System ausgeführt. Im Vergleich zu den mehrere Tage andauernden Messungen bei einem ‚normalen EGRT‘, werden beim  ‚Kurz-EGRT‘ nur wenige Stunden benötigt. Der ‚Kurz-EGRT‘ dient der Ortung von Fehlstellen im Hinterfüllmaterial von Erdwärmesonden - Mängel in der Zementation - und zum Nachweis möglicher hydraulischer Kurzschlüsse zwischen verschiedenen Grundwasserleitern.

Testverfahren

Die zeitliche Änderung des Bohrlochwiderstandes wird bestimmt, wobei sich drei zeitlich nacheinander ablaufende Phasen abzeichnen.

  • Die Temperaturänderung der Glasfaser wird durch die thermischen Eigenschaften des Hybridkabels in der ersten Phase bestimmt (Eigenerwärmung des Hybridkabels).
  • In der zweiten Phase werden die thermischen Eigenschaften der "Bohrlochfüllung" bestimmt, welche von den wassergefüllten PE-Rohren der Erdwärmesonde und dem Hinterfüllmaterial/Zementation abhängen.
  • Die letzte Phase der Temperaturänderungen ist zeitlich unbegrenzt und wird durch das die Bohrung umgebende Material bestimmt (Auflockerungszone, Gestein, Grundwasser).

Fehlstellen in der Hinterfüllung werden durch die gemessene Wärmeleitfähigkeit charakterisiert (z.B. Luft, stehenes Wasser, strömendes Wasser). Sehr starke Wärmeleitfähigkeitskontraste können durch stark strömendes Grundwasser oder durch luftgefüllte Fehlstellen oberhalb des Grundwasserspiegels entstehen.

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Axel Fabritius

Geophysiker

T +49 (0) 721 60020
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