Głębokie wiercenie geotermalne do pompy ciepła: głębokość, proces i koszty (2025)

Dzięki głębokiemu wierceniu możesz trwale wykorzystać ciepło z ziemi. Jest to warunek wstępny instalacji pompy ciepła z sondą geotermalną. Ale jak głęboko musisz wiercić, jakie są koszty i co należy wziąć pod uwagę? Ten artykuł zawiera przegląd.

‍

Co to jest głębokie wiercenie geotermalne?

Głęboka studnia geotermalna to otwór o głębokości do 100 metrów, w którym sondy geotermalne są wkładane do ziemi. Ciepło zmagazynowane w ziemi może być zatem wykorzystywane przez pompę ciepła. Służy do zaopatrzenia domu jednorodzinnego w energię grzewczą ze stałej energii geotermalnej i jest częścią tzw. pompy ciepła z wodą morską.

Jak głębokie jest wiercenie?

Sonda geotermalna może być zwykle wiercona na głębokość do 100 metrów bez konieczności uzyskania zezwolenia na górnictwo. Do tej pory wiercenie powyżej 100 metrów wymaga zezwolenia na mocy federalnej ustawy górniczej, więc wiercenie odbywa się tylko do tego limitu.

4 września 2024 r. Projekt ustawy Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Ochrony Klimatu postanowił ułatwić wiercenie sond geotermalnych. Wiercenie do głębokości 400 metrów nie powinno już podlegać przepisom górniczym. Zamiast tego obowiązują tylko zasady prawa wodnego. To znacznie ułatwia wykorzystanie energii geotermalnej. Jednak ustawa nie weszła jeszcze w życie (od czerwca 2024 r.).

Jak ciepło jest na głębokości 100 metrów?

Na głębokości 100 metrów temperatura gruntu wynosi zwykle od 10 do 12 stopni Celsjusza. Temperatura ta pozostaje w dużej mierze stała przez cały rok. W rezultacie geotermalna pompa ciepła ma stabilne warunki od 8 do 12 stopni Celsjusza, co czyni energię geotermalną szczególnie wydajnym i niezawodnym źródłem ciepła. Ponadto stałą temperaturę gleby latem można wykorzystać do chłodzenia pasywnego — bez dodatkowego zużycia energii.

Ile kosztuje geotermalny głęboki otwór na pompę ciepła?

Głęboka studnia geotermalna z pompą ciepła kosztuje łącznie od 27 000 do 45 000 euro — w tym sondy geotermalne, wiercenie, instalacja i pompa ciepła. Samo wiercenie głębokie kosztuje około 8 000 do 10 000 euro, w zależności od głębokości wiercenia, warunków glebowych i regionu. Za metr wiercenia zwykle nalicza się od 50 do 100 euro.

Jakie są metody wiercenia?

Proces wiercenia podtynkowego jest zwykle stosowany w domach jednorodzinnych, ale dostępne są różne metody wiercenia. Wybór metody zależy od głębokości, struktury gleby i warunków lokalnych.

• Otwór spłukujący (obrotowy otwór spłukujący): Obracająca się głowica wiertła miażdży skałę, podczas gdy płyn do płukania przesuwa wiertło w górę. Ta metoda jest szczególnie skuteczna w przypadku gleb luźnych i mieszanoziarnistych. Jest to najczęściej stosowany proces wiercenia geotermalnego w domach jednorodzinnych.
• Wiercenie młotem (otwór do podnoszenia pneumatycznego lub młot imloch): Młot pneumatyczny rozbija skałę bezpośrednio w odwiert. Jednocześnie sprężone powietrze służy do transportu materiału wiertniczego w górę. Ta metoda jest szczególnie odpowiednia dla twardych i litych warstw skał.
• Wiercenie na sucho: Wiercenie odbywa się bez spłukiwania lub sprężonego powietrza, zwykle za pomocą wierteł obrotowych lub śrub. Ta metoda jest używana rzadziej, ponieważ jest bardziej złożona technicznie w obszarach głębokich.

Jaki jest proces głębokiego wiercenia geotermalnego?

Proces głębokiego wiercenia geotermalnego jest zgodny z przejrzystym planem, dzięki czemu sondy geotermalne są bezpiecznie i profesjonalnie zakotwiczone w ziemi. Po przygotowaniu rozpoczyna się rzeczywiste wiercenie, a następnie instalacja i podłączenie do pompy ciepła.

1. Prześwit przestrzenny i instalacja na placu budowy: Obszar wiercenia jest przygotowywany, dostarczany jest sprzęt i czyszczone powierzchnie robocze.
2. Definiowanie i pomiar punktów wiercenia: Dokładne położenie sond geotermalnych jest mierzone i oznaczane — biorąc pod uwagę minimalne odległości.
3. Konfigurowanie platformy wiertniczej i rozpoczęcie wiercenia: W zależności od procesu konfiguruje się odpowiednią platformę wiertniczą i rozpoczyna się wiercenie.
4. Postęp wiercenia przy ciągłym płukaniu lub sprężonym powietrzem: Otwór jest zatopiony przez miernik, materiał wiertniczy jest transportowany w górę i dokumentowany.
5. Włóż sondę uziemiającą do otworu wiertniczego: Po osiągnięciu planowanej głębokości sonda geotermalna jest wkładana do otworu wiertniczego.
6. Kompresja materiałem przenoszącym ciepło (np. mieszanina cementowo-bentonitowa): Sonda jest prasowana materiałem przewodzącym termicznie i uszczelniającym.
7. Badanie szczelności i podłączenie do przewodów solankowych: Zainstalowane sondy są testowane pod kątem szczelności i podłączane do pompy ciepła.
8. Demontaż placu budowy: Po zakończeniu prac miejsce wiercenia zostanie ponownie wypełnione, a obszar zostanie zdemontowany.

‍

Jak długo trwa wiercenie?

Głębokie wiercenie geotermalnej pompy ciepła trwa zwykle od jednego do dwóch dni na studnię. Dokładny czas trwania zależy od głębokości wiercenia, struktury gleby i warunków pogodowych. Podczas wiercenia dwóch otworów w domu jednorodzinnym prace zwykle kończą się w ciągu tygodnia.

Czy mogę wiercić na jakiejkolwiek działce?

Głębokie wiercenie energii geotermalnej nie jest dozwolone na każdej działce. To, czy wiercenie jest dozwolone, zależy od lokalnych warunków, takich jak obszary ochrony wód, struktura gleby i wymagania regulacyjne. Dlatego zawsze wymagane są eksperckie badania i zatwierdzenie przez odpowiedzialny organ ds. wodnych.

Jakie zezwolenia są wymagane?

W przypadku głębokich wierceń geotermalnych projekt musi zostać zgłoszony niższemu organowi wodnemu co najmniej miesiąc przed rozpoczęciem. Sprawdza to, czy wiercenie jest dozwolone na terenie posesji. Z głębokości ponad 100 metrów wymagane jest dodatkowe zezwolenie Państwowego Urzędu Geologicznego — czego unikamy w domach jednorodzinnych i wielorodzinnych.

W jakich regionach Niemiec mogą odbywać się głębokie wiercenia?

Głębokie wiercenie energii geotermalnej jest ogólnie możliwe w całych Niemczech, pod warunkiem, że nie ma prawa wodnego ani ograniczeń geologicznych. Decyzja należy do właściwego organu ds. wody, który dokonuje przeglądu projektu indywidualnie dla każdego przypadku. Szczególnie odpowiednie są regiony o przepuszczalnych strukturach glebowych i bez wymagań ochrony wody.

Na co muszę zwrócić uwagę podczas wiercenia studni geotermalnej?

Następujące punkty mają kluczowe znaczenie dla pomyślnej realizacji odwiertu geotermalnego:

• Sprawdź warunki glebowe: Powierzchnia musi być odpowiednia do wiercenia. Raporty geologiczne lub archiwa wiertnicze dostarczają informacji o strukturze i warstwach skał.
• Uzyskaj zgodę: Przed rozpoczęciem projekt należy zgłosić niższemu organowi wodnemu. Dodatkowe zezwolenia są wymagane na obszarach ochrony wód lub na głębokościach powyżej 100 metrów.
• Dostępność: Wiertnica wymaga wystarczającej ilości miejsca i swobodnego dostępu. Wąskie drogi dojazdowe, zbocza lub budynki mogą utrudniać lub kosztować realizację.
• Określ głębokość wiercenia i liczbę otworów: Wymagana wydajność grzewcza określa, jak głęboko i jak często wiercić. W przypadku domów jednorodzinnych zwykle wystarcza od 1 do 2 otworów o długości do 100 metrów.
• Certyfikowana firma robót ziemnych: Prace powinny wykonywać tylko wyspecjalizowane firmy z odpowiednią aprobatą i doświadczeniem. Jakość i dokumentacja mają decydujące znaczenie dla późniejszego bezpieczeństwa eksploatacji.
• ubezpieczenie: Kontraktowana firma robót ziemnych powinna posiadać odpowiednie ubezpieczenie od odpowiedzialności cywilnej. Gwarantuje to, że przylega do ewentualnych uszkodzeń spowodowanych przez odwiert - takich jak rury lub wody gruntowe.

Jakie komplikacje mogą pojawić się podczas wiercenia głębokiego otworu?

Głębokie wiercenie geotermalnej pompy ciepła może spowodować nieoczekiwane komplikacje pod ziemią pomimo starannego planowania. Ryzyka te powinny być znane z wyprzedzeniem i brane pod uwagę przy wyborze firmy wiertniczej:

• Wody gruntowe pod ciśnieniem: Jeśli warstwa wód gruntowych zostanie wiercona pod wysokim ciśnieniem podczas wiercenia, może wystąpić niekontrolowany wyciek wody i uszkodzenie. Utrudnia to również bezpieczne ściskanie otworu za pomocą masy uszczelniającej, która ma zapobiegać przedostawaniu się wód powierzchniowych do wód gruntowych.
• Zapalenie się podziemnych jam: W niektórych regionach, szczególnie w dawnych obszarach górniczych, wiercenie może destabilizować podziemne wnęki. Może to prowadzić do zmniejszenia powierzchni, co osłabia funkcję i wydajność pompy ciepła.
• Porowate podłoże ze złamaniami lub osadami wód krasowych: W takich formacjach geologicznych zastosowany materiał sprężający może w niekontrolowany sposób wyciekać. Utrudnia to prawidłowe uszczelnienie otworu, a nawet uniemożliwia to.
• Mineralizacja i zasoby gazu: Na niektórych obszarach wody gruntowe mogą zawierać duże ilości rozpuszczonych minerałów lub dwutlenku węgla. Wyciek CO2 podczas wiercenia jest rzadkim, ale poważnym ryzykiem, które powinno być objęte ubezpieczeniem odwiertu.

Jakie są zalety i wady głębokiego wiercenia geotermalnego?

Głębokie wiercenie geotermalne zapewnia wysoką wydajność, stałe źródło ciepła i niskie zapotrzebowanie na przestrzeń, ale wymaga dużych inwestycji początkowych i pozwolenia. Zaletą jest niezawodne wytwarzanie energii w każdych warunkach pogodowych i długa żywotność. Wady obejmują wysokie koszty wiercenia i instalacji, a także ewentualne ograniczenia geologiczne nieruchomości.

Jakie są alternatywy dla głębokich wierceń geotermalnych?

Alternatywą dla głębokich wierceń geotermalnych są kolektory powierzchniowe, systemy studni (pompy ciepła do wód gruntowych) i pompy ciepła powietrze-woda. Podczas gdy sondy geotermalne są wiercone pionowo w głębinach, kolektory powierzchniowe wykorzystują energię geotermalną blisko powierzchni w poziomych systemach rurowych. Systemy studni wykorzystują wody gruntowe jako źródło ciepła. Z drugiej strony pompy ciepła powietrze-woda pozyskują energię bezpośrednio z otaczającego powietrza. Najlepsze rozwiązanie zależy od nieruchomości, dostępności wody, przepisów i budżetu.