Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) geförderte Verbundprojekt „Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden II“ beschäftigt sich mit der Untersuchung von Ursachen von Schadensfällen beim Bau und Betrieb von Anlagen der oberflächennahen Geothermie sowie mit der Entwicklung von Lösungen zur Reduzierung schadhafter Installationen.
Die Qualitätssicherung ist in allen Phasen des Anlagenbaus von der Planung bis zur Inbetriebnahme und auch während des Betriebs von besonderer Bedeutung. Daher werden im Rahmen dieses Vorhabens zentrale Aspekte davon sowohl aus technischer, als auch aus ökologischer und ökonomischer Sicht bearbeitet.
Der für eine solche Aufgabe notwendige interdisziplinäre Austausch wird durch die Zusammenarbeit von Projektpartnern aus Wissenschaft, Forschung und Industrie und die damit einhergehende Bündelung von Theorie und Praxis gewährleistet.

Innerhalb des Teilprojektes „In-situ Messverfahren zur Qualitätsüberwachung und –Monitoring von Erdwärmesonden“ beschäftigt sich die Abteilung Ingenieurgeologie am KIT u. a. mit der geologischen, hydraulischen und thermischen Charakterisierung von Locker- und Festgesteinen sowie mit der Auswertung von Thermal Response Tests und deren Abgleich mit den im Labor erhobenen Daten. Wichtige charakteristische Parameter sind hierbei die effektive Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes, die Wärmeleitfähigkeit des Matrixmaterials (Gesteins) sowie der Bohrlochwiderstand des hinterfüllten Bohrlochs.
Um die Abhängigkeit der Gesteinswärmeleitfähigkeit von lithologischen und physikalischen Messgrößen zu ermitteln, erfolgt zudem die Bestimmung zusätzlicher Parameter, wie etwa der Porosität, der Mineralogie und der Dichte sowie Untersuchungen mittels Polarisationsmikroskopie.
Das hierfür genutzte Probenmaterial konnte im Rahmen einer 100 Meter tiefen Kernbohrung im Oberen und Mittleren Buntsandstein des Nordschwarzwaldes gewonnen und repräsentative Kernstücke für die Laboruntersuchungen entnommen werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im Anschluss mit den Ergebnissen von Thermal Response Tests (TRT) und Enhanced Thermal Response Tests (ETRT) am gleichen Standort in Beziehung gesetzt.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet der Einfluss des Grundwasserflusses auf die Durchführung und Auswertung von TRTs. Hierfür stehen mehrere Testfelder an verschiedenen Standorten zur Verfügung, welche unterschiedliche geologische und hydrogeologische Situationen abbilden. So ist es u. a. möglich, mittels unterschiedlicher Pumpraten verschiedene hydraulische Gradienten im gut durchlässigen Lockersediment zu generieren oder den Einfluss von Kluftflächen im Festgestein zu betrachten.
Für eine tiefenaufgelöste Temperaturverteilung des Untergrundes kommen dabei sowohl Glasfaserkabel als auch der drahtlose Sensor „GeoSniff“ zum Einsatz. Solche Verfahren eignen sich insbesondere für die Durchführung von ETRTs, bei welchen im Gegensatz zu herkömmlichen TRTs nicht nur eine mittlere Untergrundtemperatur über die gesamte Länge der Erdwärmesonde ermittelt wird, sondern gezielt Bereiche mit höherer und niedrigerer Wärmeleitfähigkeit sowie stärkeren Grundwasserflusses detektiert werden können.

Im Teilprojekt IEA ECES Annex 27 „Quality Management in Design, Construction and Operation of Borehole Systems“ soll der internationale Erfahrungsaustausch und eine internationale Zusammenarbeit im Bereich Forschung und Entwicklung eingeleitet werden. Hierzu arbeiten ca. 20 Länder für einen effizienten Informationstransfer aus der Praxis in den Annex 27 und umgekehrt mit. Die Ergebnisse aus den Expertentreffen sollen als Basis für nationale und internationale Richtlinien und Normen dienen.