Tiefe Geothermie: Neue Wege entstehen dadurch, dass man sie geht.

Rund ein Drittel unserer Energie wird in Deutschland für Heizung und Warmwasser aufgewendet. Drei Viertel dieser Wärme werden durch importierte fossile Brennstoffe erzeugt, die immer teurer werden, weil die Versorgung mit fossilen Energieträgern mittelfristig von instabilen Lieferbeziehungen geprägt sein wird. Auch der Klimawandel, verursacht durch Verbrennungsgase, zwingt uns zum Umdenken und schnellen Handeln.

Vorreiter bei der Klimarettung und Garant der Versorgungssicherheit können diejenigen Kommunalpolitiker*innen sein, die erkennen, dass uns die Erde unbegrenzt Wärme schenken kann. Man muss sie nur nutzen – in Form von tiefer Geothermie.

Das sieht jetzt auch die Bundesregierung: Laut Ministerium für Wirtschaft und Klima sollen bis 2030 fünfzig Prozent der Wärme klimaneutral erzeugt werden. „Die Eröffnungsbilanz Klimaschutz vom Januar 2022 enthält daher bereits das konkrete Ziel, in der mitteltiefen und tiefen Geothermie bis zum Jahr 2030 ein geothermisches Potenzial von 10 TWh so weit wie möglich zu erschließen und die derzeitige Einspeisung in Wärmenetze aus dieser Quelle damit zu verzehnfachen. Um dies zu erreichen, wollen wir bis 2030 mindestens 100 zusätzliche geothermische Projekte anstoßen, sie an Wärmenetze anschließen und die Geothermie in Wohngebäuden und Quartieren sowie in industriellen Prozessen nutzbar machen. Regionen, in denen sich  tiefe Geothermie eignet, sollen daher in einer Explorationskampagne ermittelt werden und die Informationen den Kommunen zur Verfügung gestellt werden. Zugleich sollen von Anfang an alle Fragen von Sicherheit und Umweltschutz mitgedacht werden und Berücksichtigung finden“, so das Ministerium.

Politisch und wirtschaftlich gesehen, ist Geothermie ein wichtiger Baustein, der die Wettbewerbsfähigkeit von Kommunen und Unternehmen verbessern kann und somit die Zukunft des Industriestandorts Deutschland sichert.

Wo Erfahrungen vorliegen, ist das Fazit durchweg positiv.

Die Stadt München kann bereits jetzt 40 Prozent der Haushalte über ein rund 900 Kilometer langes Netz mit Fernwärme versorgen. Ziel der Münchener Stadtwerke ist es, komplett auf fossile Energieträger zu verzichten. „Alleine die Geothermieanlage im Stadtbezirk Sendling liefert genug Energie für 80.000 Einwohner*innen“, wie der Münchner Merkur berichtet. Vor dem Hintergrund dieser überzeugenden Erfahrungen wollen die Stadtwerke München (SWM) bis zum Jahr 2030 zusätzlich Erdwärme mit einer thermischen Leistung von bis zu 450 Megawatt erschließen, um einen Großteil des Fernwärmebedarfs abzudecken. Die geplanten Investitionen von rund einer Milliarde Euro sind, davon ist die bayrische Metropole überzeugt, nachhaltig lukrativ.

Ein wichtiger Baustein beim Umbau der deutschen Energieversorgung ist die tiefe Geothermie.

Das Grundprinzip ist einfach: Man nimmt zwei Bohrungen vor. Durch diese Löcher im Boden entnimmt man auf der einen Seite warmes bzw. heißes Wasser und gibt auf der anderen Seite das abgekühlte Wasser wieder in den Boden zurück. Das Aufheizen übernimmt unsere Erde. Oder um es in den Worten des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik (LIAG) zu sagen: „Die Geothermie ist eine erneuerbare Energie des geologischen Untergrunds. Sie speist sich aus dem natürlichen Wärmestrom der Erde und den thermischen Eigenschaften der Erdkruste. […] Die tiefe Geothermie (TG) steht in Verbindung mit dem Einsatz hydrothermaler Dubletten, bei denen heißes Thermalwasser energetisch genutzt wird. Bei einer Bohrungsdublette wird eine Bohrung (Produktionsbohrung) energetisch und eine Bohrung (Injektionsbohrung) für die Aufrechterhaltung der Nachhaltigkeit genutzt.

Mit großen Wärmepumpen wird dem Wasser aus der Tiefe der Erde die Wärme entzogen und damit auf der anderen Seite das Fernwärmewasser aufgeheizt. So können bereits Thermalwässer mit Temperaturen von 40 bis 70 °C für Wärmenetze genutzt werden. Solche Reservoirtemperaturen findet man in Deutschland in Tiefen zwischen 400 und 2.500 Metern. Man spricht hier noch von der mitteltiefen Geothermie.

Ab etwa 3.000 Metern, dem Bereich der tiefen Geothermie, sind die Thermalwässer so heiß, dass man keine Wärmepumpen mehr benötigt. Dann wird es erst richtig interessant, da man keinen Strom für die Wärmepumpen aufwenden muss – und sogar Strom produzieren kann.

Mit Erdwärme fördern Kommunen großes Potenzial ans Tageslicht.

Wer sich jetzt denkt: Prima, dann bohrt man mal eben zwei Löcher, schätzt die Risiken falsch ein. Allein eine Dublettenbohrung wie in München kann schon mal 12 Millionen Euro und mehr kosten. Das macht die grundsätzliche Beantwortung der Frage unerlässlich, ob der Untergrund überhaupt für die Gewinnung von Erdwärme geeignet ist. Bohrtechnische Risiken aufgrund unerwartet komplexer geologischer Formationen und insbesondere das Fündigkeitsrisiko zeigen, dass Bohrvorhaben ohne professionelle Vorbereitung eine sehr riskante Idee sind.

Besser ist es, vor der Bohrung eine detaillierte Erkundung durch die Experten von DMT durchführen zu lassen. Die umfassenden seismischen Messungen erfordern ein interdisziplinäres Team an Ingenieur*innen – mindestens bestehend aus Fachleuten der Geophysik, Geologie und Geodäsie.

Große Teile Deutschlands bedürfen noch der qualifizierten 3D-Untersuchung.

Der Untergrund der Bundesrepublik wurde in der Vergangenheit zwar großflächig kartiert (bisher etwa 40 Prozent), doch diese Datenlage ist zwischen 50 und 75 Jahre alt. Insbesondere ist sie auf Öl- und Gasvorkommen in ländlichen Gebieten ausgerichtet und somit nicht ausreichend für qualifizierte Aussagen zur Fündigkeitsperspektive von Geothermie. Um die erforderlichen Daten einer konkreten Heizkraftwerk-Projektentwicklung in städtischen Umfeldern zu sammeln, ist heute die zerstörungsfreie 3D-Reflexionsseimik faktisch alternativlos: Je nach Erkundungstiefe werden unterschiedliche Signalgebertechniken wie beispielsweise die speziellen Vibrotrucks von DMT eingesetzt – zur sogenannten Vibroseismik. Bei TZ-Messungen (Messungen in Transition-Zonen) im Flachwasserbereich werden sogenannte Airguns als seismische Quellen eingesetzt, die Registrierung der Daten erfolgt über Baycable-Systeme. Je nach Bedarf werden zusätzliche Methoden angewandt: elektromagnetische und magnetische sowie geophysikalische Potenzialverfahren, ebenso wie Bohrloch- oder Airborne-Geophysik.

 

 

„Selbstverständlich sind bei solchen Messreihen höchste QHSE-Standards zu berücksichtigen“, bekräftigt Dombrowski. „Zertifizierungen nach ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 (vormals OHSAS 18001) und SCCP sind vorzulegen und Richtlinien der IAGC zu erfüllen“, ergänzt Lehmann.

Anschließend müssen diese Messdaten aufbereitet und geologisch im sogenannten Processing interpretiert werden. Durch entsprechende Datenbearbeitung – wie Pre-Stack Time Migration (PSTM), Pre-Stack Depth Migration (PSDM) und Common Reflection Surface Stack (CRS) – können dann aussagekräftige dreidimensionale Bilder des Untergrunds erzeugt werden.

Jetzt kann und muss es schnell gehen.

Sind die politischen Weichen für einen schnellen Ausbau der Geothermieheizwerke einmal gestellt, und danach sieht es nun aus, kann die Umsetzung eines Geothermieprojekts erreicht werden: Was bisher acht bis zehn Jahre in Anspruch genommen hat, kann nun auch in zwei bis drei Jahren realisiert werden. Eine flächendeckende Erkundung des Untergrunds in Deutschland in Tiefen von 400 bis 5.000 Metern, die Beschleunigung von Genehmigungsanträgen, eine Fündigkeitsrisikoversicherung sowie eine Standardisierung im Geothermieanlagenbau sind aus Sicht von DMT die wichtigsten Eckpunkte.

Die Treiber der schnellen Entwicklung hin zur Energiewende werden neben den Kommunalen Versorgungsunternehmen auch im Bereich der Erdwärmenutzung die Industrieunternehmen, Immobilienentwickler und -betreiber oder auch landwirtschaftliche Betriebe sein. Sie können mit lokalen Lösungen für ihre individuellen Bedarfe mit ganz neuen Zeithorizonten rechnen: Hier gibt es erste Erfolgsmeldungen der DMT-Projektverantwortlichen über Geothermieprojekte für unterschiedlichste Auftraggeber vom Gewächshausbetreiber bis zur Papierfabrik.

Von der Wirtschaftlichkeitsberechnung, über die Exploration, die Finanzierung, die Genehmigungsverfahren und die Bohrplanung, über die Auswahl der Bohrlochpumpe bis hin zu Anlagenplanung und -bau mit Anschluss an ein Fernwärmenetz steht DMT in allen Phasen eines Geothermieprojekts beratend zur Seite. Auf Wunsch koordiniert DMT im Verbund mit der TÜV NORD GROUP alle Gewerke und übergibt eine schlüsselfertige Anlage. Nicht zu unterschätzen ist dabei die Transparenz gegenüber der Bevölkerung – sie sorgt für eine breite gesellschaftliche Akzeptanz von Geothermieprojekten. Das ist Engineering Performance.

Leider gibt es trotz allem noch einen kleinen Wermutstropfen, denn bisher hat die Bundesregierung keine Fündigkeitsrisikoversicherung beschlossen. Diese wäre erforderlich, um bundesweit Geothermieprojekte anzustoßen, umzusetzen und zu vermeiden, dass die finanziellen Risiken allein bei den Kommunen liegen. Deshalb könnte etwas politischer Druck aus den Kommunen die Länder und den Bund dazu bewegen, diese wichtige Unterstützungsmaßnahme schneller zu beschließen. Die gute Nachricht: Es gibt bereits jetzt KfW-Förderprogramme mit Förderungen für Anlagen, Bohrkosten und Mehraufwendungen, die kommunale Kassen bei der Umsetzung entlasten. Auch hier berät DMT.

Der Flächenbedarf für eine Geothermieanlage ist etwa so groß wie ein Fußballfeld. Diese Flächen sollten in den meisten deutschen Städten zur Verfügung stehen.

Etwas schwieriger als Platz für eine Anlage zu finden, ist es, die Akzeptanz der Anwohner*innen für neue Maßnahmen zu gewinnen; Bau- und Betriebsgeräusche sind dabei die Hauptsorgen. Zum Glück sind moderne Bohranlagen mit Elektroantrieben ausgestattet. Zusätzliche Schallschutzmaßnahmen während der Errichtungsphase sorgen für eine geringere Lärmbelästigung. Für die Betriebsphase sind etwa Auswahl und Anordnung der Lüfter zur Kraftwerkskühlung für eine erfolgreiche Schallvermeidung wichtig. Und falls erforderlich, können zusätzliche Schallschutzmaßnahmen für noch mehr Ruhe sorgen. Das steigert die Akzeptanz ebenso wie das Argument der deutlich höheren Preisstabilität, da die Wärme aus der Erde unter uns nicht den Preisschwankungen der Rohstoffmärkte unterworfen ist. Natürlich werden mögliche Sorgen von Anwohner*innen durch DMT bereits bei der Planung berücksichtigt, um die dauerhafte und breite Befürwortung von Erdwärme zu erhöhen.

Politisch und wirtschaftlich gesehen, ist die Exploration für die Geothermie also die richtige Entscheidung, die für die klimaneutrale Zukunftsfähigkeit von Unternehmen und Kommunen sorgt.

Vom ersten Schritt an steht Ihnen DMT gern beratend zur Seite. Sprechen Sie uns einfach an, wir beraten Sie gern.

Die Phasen der Projektentwicklung

Phase 1: Vorbereitung

  • Datenrecherche und -aufbereitung
  • (Über-)Regionales Ressourcenmodell
  • Ggf. Verbesserung der Datenlage, 2D-Seismik
  • Erstbewertung der Ressource am Standort

Phase 2: Aufsuchung übertägig

  • Seismische Exploration in 3D
  • HEATFLOW-Simulation
  • Lokales 3D-Reservoirmodell
  • Festlegung Bohrplatz
  • Bohrpfadplanung
  • Probability-of-Success-Studie

Phase 3: Aufsuchung untertägig

  • Bohrplanung und Bohrvorbereitung
  • Seismologisches Monitoring
  • Bohrungen und Bohrlochmessungen
  • Fündigkeit (geothermische Parameter mindestens wie erwartet)
  • Wirtschaftlichkeit

Phase 4: Bau, Netzanschluss, Betrieb

Beratungs- und Leistungsangebot von DMT entlang der Wertkette Geothermie

Projektinitiierung

  • Grundlagenermittlung Regelwerke, Standort, Technik, Markt
  • Nutzen- und Risikostruktur
  • Wirtschaftlichkeitsberechnungen
  • Projektstrukturplanung Folgephasen

Standorterkundung

  • Genehmigungen und Bewilligungen
  • Seismische Erkundung
  • Geophysikalische Untersuchungen
  • Machbarkeitsstudie Bohrung, Förderung, Wärmenutzung
  • Reservoirsimulation, Förderprognose
  • Probability-of-Success-Studie
  • Eignungsprüfungen Heizwerkstandort
  • Umweltverträglichkeitsprüfung
  • Betriebspläne Bohrungen
  • Bohrplatzbau und Bohrungen
  • Zirkulationstests

Bau, Ausbau, Betrieb

  • Bewilligungsanträge
  • Betriebspläne und Genehmigungsverfahren
  • Gebäude- und Anlagenplanung
  • Leitungsbau
  • Messtechnik
  • Netzanschluss
  • Inbetriebnahme
  • Instandhaltung
  • Kapazitätsausbau
  • Anlagenerweiterung

DMT empfiehlt sich als Berater auf dem Weg zum Geothermieheizwerk

  • Single Point of Solution: Zugriff auf multidisziplinäres Team aus allen geothermierelevanten Bereichen
  • DMT als Teil der TÜV NORD GROUP: hoher Stellenwert bei Öffentlichkeit und Behörden
  • Flexible wie kurzfristige Reaktionszeiten
  • Leistungen werden aus Deutschland erbracht
  • DMT ist in Deutschland Marktführer in der geothermischen Exploration
  • Zugang zu Datenbeständen (etwa aus Datenbanken zu Geothermie, Öl, Gas, Steinkohle, Altbergbau sowie vielen weiteren), Detailkenntnisse der lokalen Geologie
  • Täglicher Umgang mit allen geothermierelevanten Gesetzen, Vorschriften, Verordnungen, Leitfäden, Genehmigungsverfahren etc. (Beispiele: BBergG, WHG, GeolDG, EEG, EnWG, BImSchG)
  • Exzellentes Netzwerk aus Stakeholdern und Partnern (geologische Dienste, Bergbehörden, Forschungsinstitute, Kommunen und Städte, Energieversorger, Projektentwickler, Umweltbehörden, Bohrunternehmen, Anlagenbau)
  • DMT hat seismisches Equipment für alle geografischen Gegebenheiten (Innenstadt, Land, See, Flussquerung, Moor …)


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