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Im Forschungsprojekt „EWS.MWCNT“ werden PE-CNT-Rohre mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit entwickelt. (Foto: SKZ) |
Im Projekt „EWS.MWCNT“ entwickelt das Kunststoff-Zentrum SKZ Erdwärmesonden mit verbesserter Wärmeleitung durch den Einsatz von Carbon Nanotubes. Ziel ist es, die Effizienz und Nachhaltigkeit der oberflächennahen Geothermie entscheidend zu steigern und damit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten.
Im Rahmen des Netzwerks „NanoGeoTherm“ des Clusters der Nanoinitiative Bayern GmbH arbeitet das SKZ zusammen mit den Projektpartnern Gerodur MPM Kunststoffverarbeitung GmbH & Co. KG, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Laus GmbH in dem Forschungsvorhaben „EWS.MWCNT“ an der Entwicklung eines hocheffizienten Geothermie-Systems auf Basis von Kunststoffen, die mit Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNT) für die Herstellung von PE100-RC-Rohren modifiziert werden und dadurch eine deutlich erhöhte Wärmeleitfähigkeit erreichen. Gleichzeitig sollen alle relevanten Normen und Sicherheitsanforderungen eingehalten werden.
Neben der Entwicklung eines geeigneten Herstellungsverfahrens entsteht ein vereinfachtes Testverfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit. Ergänzend erfolgen Untersuchungen zur Umweltverträglichkeit und Ökotoxizität.
„Wir wollen nicht nur die Effizienz steigern, sondern durch transparente Prüfmethoden auch die Akzeptanz neuer Materialien erhöhen. Das ist ein entscheidender Schritt für die Marktdurchdringung innovativer Geothermie-Technologien“, sagt Felix Berthold, Projektleiter am Kunststoff-Zentrum SKZ.
Mehr Effizienz, weniger Kosten
Mit der Entwicklung kann die Bohrtiefe sowie der insgesamt benötigte Materialeinsatz der Sonden um bis zu 20 Prozent reduziert werden. Trotz höherer Materialkosten für die PE-CNT-Rohre sinken die Gesamtkosten durch geringere Bohrkosten und einen niedrigeren Ressourcenverbrauch. Geothermie wird damit wirtschaftlich attraktiver und gleichzeitig ökologisch nachhaltiger.
„Mit dem Projekt schaffen wir die Grundlage für effizientere und kostengünstigere Geothermie-Anlagen und leisten einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung und zur Erreichung der Klimaziele in Deutschland“, so Berthold.
Neue Chancen für die Energiewende
Die geringere Bohrtiefe eröffnet zudem neue Einsatzmöglichkeiten in Regionen, die bislang aus geologischen Gründen als ungeeignet galten. Dies erleichtert einen breiteren Einsatz der Geothermie und stärkt ihren Beitrag als verlässliche erneuerbare Energiequelle.
Um eine sichere Anwendung zu gewährleisten, werden die neuen Rohre von Beginn an toxikologisch bewertet. Langfristig könnten sie dadurch auch in weiteren Bereichen wie der Trinkwasserversorgung eingesetzt werden. Das entwickelte Verfahren zur Toxizitätsbewertung lässt sich zudem auf andere Nanokomposite übertragen und erhöht so generell die Sicherheit moderner Nanomaterialien. Ergänzend ermöglicht die gezielte Einstellung der thermischen Leitfähigkeit eine standort- und bedarfsgerechte Auslegung von Erdwärmesonden – ein weiterer Schritt hin zu effizienteren und nachhaltigen Geothermie-Systemen.
