Geothermie: Effizienzsteigerung durch Wasseraufbereitung

Aufgrund der anhaltenden Energiekrise rückt das Potenzial alternativer Wärmequellen, insbesondere von Erdwärmepumpen, zunehmend in den Fokus. Allerdings beeinträchtigen Wasser- und Bodenfaktoren in mindestens 30 % der Schweizer Regionen die Effizienz solcher Anlagen, was zu kostspieligen Wartungsarbeiten und Betriebsunterbrechungen führt.

Bislang gab es noch keine nachhaltige Lösung. Nun hat das Walliser Unternehmen AQUA4D gezeigt, dass seine innovative Wasseraufbereitung endlich diese lästigen Probleme bei der Einführung der Geothermie lösen und dazu beitragen kann, die grüne Wende der Energieversorgung des Landes zu beschleunigen.

Biofilm und Eisenbakterien: eine winzige Bedrohung, die große Probleme verursacht

Im Gegensatz zu geschlossenen Heizkreisläufen fördern oberflächennahe Wärmepumpen ständig neues Wasser – und damit auch neue Bakterien und Mineralien – aus dem Grundwasser, das entnommen und in einen Wärmetauscher geleitet wird. Dies kann zu Ablagerungen führen, die das gesamte System außer Betrieb setzen können.

Vor allem in Gebieten, in denen Eisen oder Mangan im Boden vorhanden sind, wird dies bei der Grundwasserentnahme mitgeführt. Bei Oxidation zieht dies bestimmte Bakterien an, wodurch problematischer Biofilm und Schlamm entstehen, die sich oft exponentiell verschlimmern. Bislang war hierfür eine kostspielige Wartung erforderlich, die Arbeitsstunden und Betriebsunterbrechungen mit sich brachte.

Da das Wasser wieder in den Untergrund zurückgeleitet wird, verstopfen außerdem bakterielle Ablagerungen und Schlamm den Boden, sodass es schwierig wird, das Wasser wieder in den Boden zurückzuführen. Um eine Verschmutzung des Grundwassers zu vermeiden, ist der Einsatz von Chemikalien verboten, sodass die Branche dringend nach einer nachhaltigen Lösung gesucht hat – und nun endlich eine gefunden hat.

Was sind diese Effekte? Dank der durch diese Technologie veränderten Wasserstruktur bilden sich keine Bakterien und Ablagerungen mehr, die an Rohrleitungen oder Systemen haften bleiben. Durch die kontinuierliche Behandlung, die nur einen sehr geringen Stromverbrauch erfordert, bleibt das gesamte System auf unbestimmte Zeit frei von Ablagerungen. Ohne eine solche Behandlung können sich innerhalb weniger Wochen Verstopfungen bilden.

Für mehrere Kunden in der ganzen Schweiz bedeutet dies seit Jahren einen unterbrechungsfreien Betrieb – wodurch nicht nur Wartungsprobleme vermieden werden, sondern auch Energie und Kosten eingespart werden.

Fallstudie: FANUC (Industrie)

Mehrmals im Jahr fuhr ein Team der Pärli AG zu FANUC, um die Wärmetauscher zu reinigen, da die Grundwasserwärmepumpe einen unzureichenden Durchfluss und Fehlfunktionen meldete. „Wir mussten die Plattenwärmetauscher zerlegen und mit Hochdruckwasser reinigen“, berichtet Pascal Schatt, Teamleiter bei Pärli. „Jedes Mal waren sie komplett mit Eisenbakterien verstopft.“ Das Team versuchte es mit chemischer Reinigung, Hochdruckwasser und mechanischer Reinigung – ohne großen Erfolg.

Nach Rücksprache mit den Technikern von AQUA4D® wurden zwei 360G-B-Behandlungsgeräte in die Grundwasserversorgungsleitung von FANUC eingebaut und in Betrieb genommen. „Das Ergebnis war absolut erstaunlich“, berichtet Schatt. „Wir wurden einfach nicht mehr gerufen!“ Nach etwa anderthalb Jahren störungsfreiem Betrieb wurden die Platten und Filter zur Inspektion ausgebaut. „Unsere Verwunderung wuchs erneut: Alles war sauberer als bei der Installation, es glänzte sogar!“

Fallstudie: Brigerbad (Wohnungen)

Dieses neue Wohngebäude im Wallis wurde mit einer geothermischen Anlage ausgestattet, die im Winter heizt und im Sommer kühlt und für den ganzjährigen Betrieb ausgelegt ist. Kurz nach der Installation wurde das System durch Eisenbakterien blockiert, was zu einem vorübergehenden Ersatz durch einen energieintensiven Elektroboiler führte. Ende 2021 wandte sich der Kanton Wallis an AQUA4D, um sich über einen Test dieser Technologie zu erkundigen, die dann im Januar 2022 installiert wurde.

Das Projekt wurde genau beobachtet, wobei die Daten keine Schwankungen mehr zeigten und über einen Zeitraum von drei Monaten eine konstante Temperatur von 47 Grad anzeigten – was belegt, dass AQUA4D dazu beiträgt, eine stabile Temperatur zwischen ein- und ausfließendem Wasser aufrechtzuerhalten.

Der beratende Ingenieur von WELATEC erklärt: „Wir können feststellen, dass sich die Situation massiv verbessert hat und keine Probleme mehr auftreten. Seit der Installation musste der Wärmetauscher nie wieder gereinigt werden. Somit kann die Sanierung mit AQUA4D als voller Erfolg bezeichnet werden.“

AQUA4D: Beschleunigung der Einführung von Geothermie

Hartes Wasser in Verbindung mit ungünstigen mineralischen Bedingungen verhinderte bisher in bis zu einem Drittel des Landes die Möglichkeit, auf oberflächennahe Geothermie zurückzugreifen. Unter diesen Bedingungen könnten geothermische Wärmetauscher ohne prohibitive und kostspielige Wartungsmaßnahmen nicht eingesetzt werden.

Durch die erfolgreiche Aufbereitung von Wasser in verschiedenen Arten von geothermischen Anlagen ebnet AQUA4D® den Weg für eine breitere Einführung nachhaltiger Wärmepumpen. Angesichts der steigenden Energiekosten, die einen unangenehmen Winter bedrohen, gab es noch nie einen besseren Zeitpunkt dafür.