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FAQs

Geothermie beschreibt die ingenieurtechnische Nutzung der in der Erdkruste natürlich vorhandenen Wärmeenergie zum Heizen, Kühlen oder zur Stromerzeugung.

Geothermie ist witterungsunabhängig, ganzjährig verfügbar, regional verfügbar und unabhängig von der Verbrennung fossiler Rohstoffe und deshalb kostenstabil.

In Deutschland sind derzeit 38 Geothermieanlagen in Betrieb.

Für die Geothermie gilt: Je tiefer, desto heißer. Bei Bohrtiefen von bis zu 400 m und Temperaturen zwischen 8 – 15 °C spricht man von oberflächennaher Geothermie. Diese Technologie kann einzelne Häuser und kleine Quartiere beheizen und es ist der zusätzliche Einsatz einer Wärmepumpe erforderlich.

Bei Temperaturen über 70 °C spricht man von tiefer Geothermie. Die Wärme des geförderten Tiefenwassers reicht hier unmittelbar aus, um ein Fernwärmenetz zu erwärmen und ganze Stadtteile zu versorgen. Ab 120 °C ist zudem Stromerzeugung möglich.

Zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie liegt die mitteltiefe Geothermie, die Bohrtiefen unterhalb von 400 m und Temperaturen geringer als 70 °C nutzt. Wird zusätzlich eine Industriewärmepumpe eingesetzt, können auch mit dieser Technologie Stadtteile versorgt werden.

Die hydrothermale Geothermie nutzt natürliche Tiefenwasservorkommen. In porösen Gesteinsschichten, wie Sand- oder Kalkstein, zirkuliert heißes Wasser.

Mithilfe einer Förderbohrung kann dieses an die Oberfläche gebracht werden. In einem Wärmetauscher gibt es seine Energie z.B. an ein Fernwärmenetz ab und wird anschließend über die Injektionsbohrung zurück in die Entnahmeschicht geleitet. Das Tiefenwasser bleibt innerhalb eines geschlossenen Systems.

Sowohl hydrothermale, als auch petrothermale Geothermie sind Teilgebiete der Tiefengeothermie. Während die hydrothermale Tiefengeothermie natürliche Tiefenwasservorkommen nutzt, wird für die petrothermale Geothermie heißes Gestein im Untergrund hydraulisch stimuliert. Dabei werden bestehende Kluftsysteme künstlich erweitert, bevor kaltes Wasser in die nun durchlässige Gesteinsformation geleitet wird. Dieses Wasser erwärmt sich und gelangt im Anschluss zurück an die Oberfläche.
In Düsseldorf und Duisburg wird derzeit nach wasserführenden Schichten für die hydrothermale Geothermie gesucht, ein petrothermales System ist nicht geplant.

Erdwärme ist die im Erdinneren gespeicherte Wärme. Je nach Tiefe unterscheiden sich die Temperaturen stark: Während in 3 km Tiefe durchschnittlich 100 °C gemessen werden können, werden für den Erdkern Temperaturen von über 5000 °C vermutet. Die überwiegende Mehrheit, rund 99 % des Erdballs, sind dabei heißer als 1000 ° C.

Der größte Teil der Wärme ist bei der Entstehung der Erde vor rund 4,6 Milliarden Jahren entstanden und bis heute vorhanden. Unsere Erde strahlt täglich viermal mehr Energie ab, als die Menschen verbrauchen können. Dennoch nimmt der Wärmevorrat nicht ab, da etwa 70 % des an die Oberfläche steigenden Energiestroms laufend durch den natürlichen Zerfall der Isotope Kalium-40, Uran-238 und Thorium-232 erzeugt wird. Die restlichen 30 % stammen aus dem heißen Erdkern.

Die Erdwärme Reserven können als unerschöpfliche Energiequelle angesehen werden.

Erdwärme ist rund um die Uhr, an 365 Tagen im Jahr verfügbar.

Im Inneren der Erde ruhen nach menschlichem Maß unerschöpfliche Mengen an Wärmeenergie. Diese ist unabhängig von Wind und Wetter, sowie von Tages- und Jahreszeiten. Des Weiteren können mit der Nutzung von Erdwärme große Mengen an CO2 und anderen Treibhausgasen eingespart werden.

Erdwärme fällt daher in den Bereich der erneuerbaren Energien.

Theoretisch ist Erdwärme an jedem Ort der Erde verfügbar.

Ob nach dem heutigen technischen Stand eine wirtschaftliche Erschließung der Energieressource möglich ist, muss jedoch für jeden Standort neu evaluiert werden.

Die hydrothermale Geothermie ist beispielsweise auf wasserführende Schichten in geeigneter Tiefe angewiesen, die eine ausreichend große Menge an Tiefenwasser führen, welches in Störungszonen zirkulieren kann.

Ein Gesteinskörper wird als Aquifer oder Grundwasserleiter bezeichnet, wenn er dafür geeignet ist Grundwasser weiterzuleiten (DIN 4049-3), unabhängig davon, ob der Gesteinskörper tatsächlich Wasser führt oder nicht.

Bevor Tiefbohrungen abgeteuft und eine Geothermieanlage gebaut werden kann, sind zahlreiche Voruntersuchungen notwendig.

Mithilfe der Gravimetrie und 2D- bzw. 3D-seismischen Messungen können mehr oder weniger detaillierte Abbildungen des Untergrunds erstellt werden. Sie geben Auskunft über die Lage der verschiedenen Gesteinsschichten und über sogenannte Störungs- oder Bruchzonen, in welchen Tiefenwasser zirkulieren kann.

Eine 3D-Seismik ermöglicht zudem die Planung sicherer Bohrpfade.

Die Gravimetrie kann mithilfe hochempfindlicher Messgeräte Aussagen über den geologischen Aufbau des Untergrunds treffen. Mithilfe eines Gravimeters können Schwerkraft- bzw. Schwereänderungen bestimmt werden, welche die Massenverteilung im Untergrund widerspiegeln.

Eingesetzt wird ein Gravimeter, ein hochsensibles Messgerät, mit dem die Schwerebeschleunigung – die Gravitation – gemessen werden kann.

Das Gerät ist ungefähr so groß wie eine kleine Kühlbox (33 cm x 22 cm x 21 cm) und wird für die Messungen auf einem Stativ abgestellt.

Die Messungen sind noninvasiv und nehmen in keiner Weise Einfluss auf die Umgebung.

Seismische Messungen dienen der Erkundung des Untergrundes und sind mit einem Ultraschallbild vergleichbar.

Dabei senden sogenannte Vibrationsfahrzeuge künstlich erzeugte Schallwellen in die Tiefe. Diese werden von den unterschiedlichen Gesteinsschichten im Untergrund reflektiert und von sogenannten Geophonen aufgezeichnet.

Bei der 2D-Seismik werden die Geophone lediglich anhand einer Messlinie, bei der 3D-Seismik in der Fläche ausgelegt. So kann ein detaillierteres, dreidimensionales Bild erzeugt werden.

Mit dem Begriff der Tiefbohrung werden Bohrungen beschrieben, die tiefer als 100 m in die Erde reichen. Das Abteufen, wie das Bohren bergmännisch genannt wird, unterliegt der bergrechtlichen Genehmigungspflicht. Das bedeutet, dass der Staat mithilfe des Bergrechts den rechtlichen Rahmen für Bodenschätze und deren Abbau vorgibt.

Für die Tiefengeothermie werden mindestens zwei Tiefbohrungen, auch eine Dublette genannt, benötigt.

Die Sicherheit von Tiefbohrungen wird unter anderem durch gründliche Vorerkundungen des Untergrunds sichergestellt. Mithilfe einer 3D-Seismik können Geolog:innen ein 3-dimensionales Bild der verschiedenen Gesteinsschichten inclusive Störungs- bzw. Bruchzonen herstellen. Dieses ermöglicht eine detaillierte Bohrplanung.

Der Schutz des Trink- und Grundwassers wird unter anderem mithilfe eines Standrohres gewährleistet, das vor Bohrbeginn bis in die grundwasserstauende Schicht gerammt wird. Alle weiteren Arbeiten finden ausschließlich innerhalb dieses Rohres statt.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil für den Grundwasserschutz ist die Bohrlochintegrität. Diese wird mithilfe eines zuverlässigen Multi-Barrierensystems sichergestellt und dauerhaft überwacht.

Grundsätzlich müssen alle Bohrungen im Vorfeld vom Bergamt genehmigt und gesetzliche Vorgaben eingehalten werden.

Grundsätzlich können die Bohrungen und der Betrieb einer Geothermieanlage, beispielsweise bei zu hohem Druck bei der Reinjektion des Tiefenwassers, sogenannte Mikroseismizitäten auslösen. In der Regel liegen diese unter der Wahrnehmungs- und Schadensschwelle.

Ein großflächig aufgestelltes Messnetzwerk erfasst die Seismizität frühzeitig. So kann ingenieurtechnisch darauf reagiert und weitere induzierte Ereignisse können verhindert werden.

Düsseldorf und Duisburg liegen am Rand der sogenannten „Kölner-Bucht“, einer Erdbebenzone im Westen Deutschlands. Demensprechend sind hier aufgrund natürlicher Spannungslösungen seismische Aktivitäten möglich. Auch der Bergbau und die Erdgasförderung sorgen bereits jetzt für induzierte Beben in der Region.

Sollten Schäden an Gebäuden entstehen, die mit einer Tiefbohrung und/oder Geothermieanlage in Verbindung gebracht werden können, gilt die sogenannte Beweislastumkehr. Die Nachweispflicht liegt demnach nicht beim Geschädigten, sondern beim Anlagenbetreiber.

In Düsseldorf und Duisburg wird derzeit untersucht, ob im sogenannten Massenkalk (Oberdevon) und Kohlenkalk (Karbon) in ausreichender Menge heißes Tiefenwasser vorliegt. Kalkgesteine eignen sich aufgrund ihrer Porosität für die Speicherung von Tiefenwasser, entlang von Bruchzonen kann dieses heiße Wasser zudem zirkulieren.

Derzeit wird davon ausgegangen, dass in Tiefen von einem bis vier Kilometern Temperaturen zwischen 50 °C und 150 °C erreicht werden.

Anders als im bayerischen Molassebecken im Großraum München und dem Oberrheingraben gibt es in der Rhein-Ruhr-Region kaum Erfahrungen mit der Tiefengeothermie.

Jedoch kann auf das umfangreiche Wissen zurückgegriffen werden, welches im Kohlebergbau und der Erdgasförderung erworben wurde.

Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energiequellen – z.B. Photovoltaik Freiflächenanalgen – benötigt die Tiefengeothermie wenig Platz. Den größten Bestandteil stellen die Tiefbohrungen dar. Diese liegen unter der Geländeoberkante und damit nicht im direkten Blickfeld. Zu sehen ist lediglich die oberirdische Apparatur, welche mit konventionellen thermischen Heizkraftwerken vergleichbar ist. Nach Abschluss der Bohrarbeiten und des Anlagenbaus ist auf einer Fläche, die in etwa einem Fußballfeld entspricht, lediglich ein etwa scheunengroßes Gebäude zu sehen.

Für dicht besiedelte Gebiete wie die Rhein-Ruhr-Region ist die Geothermie in Kombination mit einem Fernwärmenetz deshalb sehr gut geeignet.

Tiefe Geothermieanlagen halten im Betrieb alle Anforderungen des gesetzlich geregelten Lärmschutzes ein. Demnach sind keine erhöhten Lärmbelästigungen zu erwarten.

Beim Bau einer Geothermieanlage werden ähnliche Lärmpegel wie bei herkömmlichen Baustellen erreicht. Dabei werden alle vorgeschriebenen Immissionsrichtwerte aus der allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Schutz gegen Baulärm eingehalten.

Derzeit kann bei Geothermieanlagen von einer Betriebsdauer von mindestens 50 Jahren ausgegangen werden. Die älteste in Betrieb befindliche Anlage Bayerns steht in Erding und läuft seit 1998 störungsfrei. Die älteste deutsche Anlage in Waren an der Müritz ging 1994 in Betrieb.

Im italienischen Lardarello befindet sich eine der weltweit ältesten Geothermieanlagen, die bereits seit 100 Jahren Energie aus Tiefenwasser gewinnt.

In der Energiezentrale sind Redundanz- bzw. Ersatzversorgungssysteme vorhanden. Diese dienen einerseits für die Deckung der Spitzenlast, andererseits für mögliche Ausfälle, wie sie etwa bei der Wartung entstehen. Die Wärmelieferung ist in jedem Fall gesichert und über den Liefervertrag garantiert.

Generell versteht man unter der Fernwärme die zentrale Versorgung von Wohngebäuden und Gewerbebauten mit Warmwasser und Heizwärme. Die Wärme wird dabei über Rohrleitungsnetze vom Versorger über Pump- und Übergabestationen an die Verbrauer geliefert. Die Einspeisung in das Gebäude erfolgt mittels einer Übergabestation, wo die Wärme zum Heizen und für die Warmwasserversorgung zur Verfügung steht. Das abgekühlte Wasser wir nach dem Wärmetausch wieder dem Fernwärmenetz zugeführt und zum Versorger zurückgeleitet.

Demnach handelt es sich beim Fernwärmenetz um ein geschlossenen Heizkreislauf.

Die zentrale Versorgung mit Wärme bietet den Verbraucher:innen zahlreiche Vorteile.

Die Fernwärme ist unter anderem ökologisch und nachhaltig. Fernwärme-Kunden unterstützen den Ausbau der erneuerbaren Energien im Wärmebereich und sparen beim Heizen CO2 ein. Auch können Platz und Wartungskosten gespart werden, da Heizkessel, Tank und Abgasanlage durch eine Wärmeübergabestation ersetzt werden können. Zuletzt ist Fernwärme wirtschaftlich, da im Vergleich zu anderen Heizkosten geringe Investitionskosten zu erwarten sind.

Fernwärme wird mithilfe gedämmter Rohre zum Endverbraucher geleitet, der damit heizen oder Warmwasser erzeugen kann.

Isolierte und meist erdverlegte Fernwärmeleitungen transportieren heißes Wasser vom Kraftwerk zu den Verbraucher:innen. In einer hauseigenen „Fernwärmeübergabestation“, dessen Herzstück ein Wärmetauscher ist, wird die Temperatur zunächst herunterreguliert und die Wärme anschließend von einem Kreislauf in den anderen übertragen, wo sie zum Heizen zur Verfügung steht.

Der hauseigene Rücklauftemperaturbegrenzer sorgt dafür, dass die vom Versorger festgelegten Rücklauftemperaturen eingehalten werden. Um die Haushalte mit der benötigten Wärme zu beliefern, werden die Rücklauftemperaturen des Netzes und der Anschlussnehmer in den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) festgelegt. Die Fernwärme wird „gleitend“ geliefert, das heißt die Vorlauftemperatur erhöht sich, wenn die Außentemperatur sinkt.

Die maximale Wärmeleistung einer Hausstation – auch Anschlussleistung oder Anschlusswert genannt – ergibt sich aus dem Volumenstrom des Wassers und dem Unterschied zwischen Vor- und Rücklauf im Auslegungsfall - niedrigste zu erwartende Außentemperatur. Das bedeutet, dass die vereinbarte Wärmeleistung nur an den kältesten Tagen im Jahr bereitgestellt wird. Ist es wärmer, wird nur ein Teilbedarf zur Verfügung gestellt.

Je kälter das Wasser im Kraftwerk ankommt, umso mehr Wärme kann es im Anschluss wieder aufnehmen. So steigt der Wirkungsgrad des Kraftwerks.

Der Transport der Fernwärme wird ab einer gewissen Rohrleitungslänge ineffizienter. Die Verbraucher liegen deshalb idealerweise in einem Umkreis von 20 Kilometer Entfernung um das Kraftwerk.

Grundsätzlich ist mit einem Wärmeverlust von durchschnittlich fünf bis zwölf Prozent zu rechnen, was Fernwärmenetze vergleichsweise effizient macht.

Für Geothermiebohrungen müssen gemäß der aktuellen gesetzlichen Lage umfangreiche Voruntersuchungen durchgeführt werden. Die hierfür vorgeschriebene Umweltverträglichkeitsvorprüfung (UVP-V) untersucht sämtliche mögliche Auswirkungen auf Mensch, Boden, Wasser, Flora, Fauna sowie das Landschaftsbild. Sind Lärm-, Gas- und Lichtemissionen zu erwarten und welche Maßnahmen sind geplant, um diese auf ein Mindestmaß zu begrenzen? Wie werden oberflächennahe Bodenschichten sowie die Grundwasserleiter vor möglichen Schadstoffeinträgen geschützt? All dies muss der Projektentwickler in umfangreichen Gutachten darlegen.

Bei professionell ausgeführten Bohrungen ist eine Gefährdung des Grundwassers nach menschlichem Ermessen nahezu ausgeschlossen. Trinkwasser stammt fast ausschließlich aus oberflächennahen Erdschichten. Um dieses Grundwasser zu schützen, wird vor Beginn der Bohrarbeiten ein Standrohr aus Stahl gesetzt und zementiert. Es reicht in 70 bis 80 Meter Tiefe, unterhalb des ersten Grundwasserstauhorizonts. In dem Standrohr finden die Bohrarbeiten statt. Die erste Bohrsektion wird bis an die Oberfläche im Standrohr einzementiert.

Weiterhin müssen alle angewandten Methoden die Vorgaben des Trink- und Grundwasserschutzes vom Umweltbundesamt erfüllen.

Konkret bedeutet dies, dass Bohrungen stets mehrwandig aufgebaut werden und so eine sichere Barriere zwischen dem Tiefenwasser und dem umliegenden Gestein gewährleistet werden kann.  Das geförderte Tiefenwasser kommt zu keinem Zeitpunkt in direktem Kontakt mit den umliegenden Gesteinsschichten.

Zudem werden die Bohrungen sowie das geförderte Thermalwasser ständig überwacht.

In der Anfangsphase von Geothermieprojekten kommt in der Bevölkerung häufig die Sorge auf, dass Tiefenwasser in die Grundwasserschichten eindringen und es zu einer Durchmischung kommen könnte.

Es ist zwar korrekt, dass im Laufe des Bohrprozesses mehrere Gesteins- und Wasserschichten durchbohrt werden. 

Jedoch kommt es zu keiner Zeit zu einer Verbindung zwischen den beiden Wässern, da geothermische Anlagen in einem geschlossenen Wasserkreislauf betrieben werden. Das heißt, die Bohrungen werden komplett mit einem Strahlrohr und Zement ausgekleidet. Diese bilden eine Barriere, sodass das Thermalwasser nicht ins umliegende Gestein eindringen kann und sich diese Wässer vermischen.

Kalkgesteine, wie der Massen- oder Kohlenkalk, weisen meist keine oder nur leicht erhöhte Strahlungen auf. Die genaue Zusammensetzung des Tiefenwassers unter Düsseldorf und Duisburg ist jedoch derzeit noch nicht bekannt.

Sollten ursprungsbedingte geringe Strahlungen auftreten zirkulieren diese in einem geschlossenen System. Lediglich an Filtern oder im Wärmtauscher können sich radioaktive Rückstände ablagern. Diese werden bei Wartungs- und Reinigungsarbeiten der Geothermieanlage fachmännisch und unter Berücksichtigung arbeitsschutzrechtlicher Maßnahmen entsorgt.
Für die Bevölkerung besteht zu keiner Zeit Gefahr.

Das geförderte Thermalwasser wird in einem geschlossenen System an die Oberfläche gefördert und im Nachgang über die Reinjektionsbohrung wieder in den Untergrund geleitet. Es wird kein Dampf abgelassen und möglicherweise im Wasser gelöste Gase treten nicht aus.

Auch die Kühlung moderner Anlagen funktioniert ohne Dampfschwaden, hier kommt ein Luftkondensator zum Einsatz, der die Umgebungsluft als Kühlmedium nutzt.

Es ist ein weitverbreiteter Irrglaube, dass die Abwärme einer Geothermieanlage zu einer erhöhten Temperatur in der direkten Umgebung führt und dadurch das Klima belastet. Jedoch konnte durch zahlreiche Messungen in und um bereits bestehenden Anlagen zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass mit keinerlei Temperaturerhöhung zu rechnen ist.

Ebenso stellt die Geothermie keine Gefährdung für den direkt angrenzenden Wald und der darin lebenden Tiere dar.
Die Tiefe Geothermie hat keine Auswirkungen auf das Mikroklima des Waldes, denn dieses wird von der Sonneneinstrahlung bestimmt.

Eine Geothermieanlage wirkt sich demnach nicht nur nicht negativ auf das umliegende Mikroklima aus, sondern kann sogar langfristig dem Klimawandel und dem damit verbundenen Temperaturanstieg entgegenwirken.

Bei einer Geothermieanlage in Deutschland dürfen keine Schadstoffe freigesetzt werden. Das Tiefenwasser muss von der Förderung über die Entwärmung bis zur Injektion in die Tiefenwasser führende Schicht in einem geschlossenen System geführt werden. So können keine Gase und kein Wasser entweichen. Am Wärmetauscher wird die Wärme an das Fernwärmenetz oder ein Kraftwerk übergeben. Auch hier ist die Dichtigkeit der Leitungen zu garantieren.

Mit Geothermie können Städte ihren Bürger:innen eine kostengünstige, preisstabile und klimaneutraleEnergieversorgung bieten.

So gewinnt die Stadt als technologiefreundlicher und umweltbewusster Standort an Attraktivität. Auch energieintensive Betriebe können profitieren, auf die seit der 2021 beschlossenen CO2-Steuer Mehrkosten zukommen. Da Wärme aus Geothermie hiervon ausgenommen ist, besteht ein wachsendes Einsparpotential.

Da die Erdwärme zu jedem Zeitpunkt verfügbar ist, gehört die Geothermie zur grundlastfähigen Energiegewinnung.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sie sich ausgezeichnet mit anderen Energiequellen kombinieren lässt. So können in Zeiten der Spitzenlast weitere Energiequellen hinzugezogen werden, falls die Energiemenge der Geothermie nicht ausreichen sollte.