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Letzte Aktualisierung: 03.12.2021

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Erdwärme als Teil der Energiewende in Hessen

von Ilse Romahn

(24.11.2021) Die Nutzung von Erdwärme zum Heizen oder Kühlen von Gebäuden kann einen wichtigen Beitrag zur Energie- und Wärmewende leisten. Um Kommunen sowie Bürgerinnen und Bürgern diese Technik zur Wärme- und Kälteversorgung näher zu bringen und ihnen gleichzeitig fundierte Planungsdaten bereitzustellen, hat das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen die LEA LandesEnergieAgentur Hessen GmbH (LEA Hessen) beauftragt, geothermische Probebohrungen und Untersuchungen in hessischen Städten und Gemeinden durchzuführen.

Die Auswertung und Aufbereitung der hierbei gewonnenen Erkenntnisse erfolgt durch das Hessische Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG). Insgesamt werden 17 Probebohrungen in hessischen Kommunen durchgeführt, die zu Erdwärmesonden ausgebaut werden. Eignet sich ein Standort, kann die Erdwärme nicht nur Energie- und Wärmelieferant für Hauseigentümer sein, sondern auch für Kommunen, die Baugebiete erschließen wollen, oder für Gewerbeimmobilien.
 
Auch auf dem Gelände des Rebstockbades werden anhand einer 100 Meter tiefen Probebohrung Kenntnisse über die geologische und geothermische Situation vor Ort gesammelt.
 
Der hessische Wirtschafts- und Energieminister Tarek Al-Wazir sagte anlässlich der Probebohrung in Frankfurt: „Ein großer Teil unseres Energieverbrauchs fließt in die Heizung unserer Wohnungen oder industrielle Prozesswärme. Man kann auch sagen: Wir heizen vielerorts zum Fenster raus. Die Folge: Die CO2-Emissionen im Gebäudesektor sind zu hoch. Das muss sich ändern, darum verfolgen wir bei der Energie- und Wärmewende verschiedene Wege gleichzeitig: einerseits Energieeinsparung und Energieeffizienz, andererseits Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Dazu gehört auch die oberflächennahe Geothermie. Darum unterstützt das Land Hessen gemeinsam mit der LandesEnergieAgentur Hessen und dem Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie Probebohrungen in Kommunen, um Erdwärmepotenziale vor Ort zu ermitteln.“ Insgesamt investiert das Land 500.000 Euro in das Projekt.
 
„Der Neubau des Rebstockbades stellt einen wichtigen Meilenstein für die Frankfurter Bäder dar und dabei wollen wir verstärkt auch auf neue energie- und ressourcenschonende Technologien setzen“, sagt Stadtrat Mike Josef, Aufsichtsratsvorsitzender der BäderBetriebe Frankfurt. „Insbesondere die Nutzung von möglichst klimaneutralen Energiequellen ist für das neue Rebstockbad wichtig, neben vielen anderen Mitteln zur Optimierung des Energieverbrauchs – wie beispielsweise einer hochwärmedämmenden Gebäudehülle und sehr effizienten technischen Anlagen.“
 
„Die wissenschaftlichen Untersuchungen des Hessischen Landesamts für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) liefern für die Öffentlichkeit wichtige Daten für die standortbezogene Planung effizienter Erdwärme-Anlagen. So unterstützen wir potenzielle Nutzer bei der Entscheidung, oberflächennahe Geothermie zu nutzen“, sagt Gabriele Aderhold, Abteilungsleiterin Geologie im HLNUG. „Zudem stellen wir sicher, dass die Installation einer Erdwärmesonde das Grundwasser nicht beeinträchtigt.“
 
Erdwärme wird über eine Erdwärmesonde an eine Wärmepumpe gegeben. So kann Erdwärme zum Heizen und Kühlen von Gebäuden genutzt werden. Karsten McGovern, Geschäftsführer der LEA Hessen, erklärt: „Geothermie ist so für das Gewerbe und Immobilienbesitzende attraktiv: Sie ist ganzjährig und wetterunabhängig verfügbar und verursacht weder CO2 noch Feinstaub. Hinzu kommen geringe Betriebskosten und hohe Zuschüsse für die Investition in Wärmepumpen.“
 
Wie verläuft die Bohrung?
Ein Bohrgerät wird mit einem Tieflader angeliefert und positioniert. Ein Bohrmeißel an der Spitze des Bohrgestänges arbeitet sich dann bis auf eine Tiefe von 100 Meter vor. In der Bergmannsprache nennt man dies „abteufen“. Das dadurch gelöste Gesteinsmaterial wird mit Wasser nach oben aus dem Bohrloch befördert. Dabei werden kontinuierlich Gesteinsproben zur geologischen Beschreibung entnommen.
 
Nachdem die geplante Bohrtiefe erreicht ist, wird das Bohrgestänge ausgebaut. Danach wird eine Erdwärmesonde in das Bohrloch eingelassen. Sie besteht aus zwei U-förmigen Kunststoffrohren. Das Bohrloch wird anschließend mit einer Zement-Bentonit-Suspension verfüllt. Dies ist erforderlich, um die Erdwärmesonde mit dem umgebenden Gestein fest zu verbinden. Damit wird ein hoher Wärmeaustausch zwischen Sonde und Erdreich erreicht. Zudem wird das Bohrloch gegen grundwasserführende Schichten abgedichtet.
 
Was kommt dann?
Das Hessische Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) untersucht die Gesteinsproben. Eine Fachfirma führt ein bis zwei Wochen nach Einbau der Erdwärmesonde einen sogenannten „Thermal-Response-Test“ (TRT) durch und bestimmt dabei die Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. Ergänzend wird in der Erdwärmesonde die Temperatur des Untergrundes ermittelt.
 
In einem Steckbrief fasst das HLNUG die Ergebnisse zusammen und stellt sie auf seiner Webseite unter hlnug.de der Öffentlichkeit zur Verfügung. Auf Grundlage des Steckbriefs können großräumig um die Probebohrung herum Frankfurter Bauwillige, Immobilienbesitzende und Energieversorger auf fundierter Datenbasis die richtige Dimensionierung von Erdwärmesonden sowie die Bohr- und Ausbauarbeiten planen lassen.
 
Bohrung auf dem Baustellengelände Rebstockbad
Die bei der Bohrung gewonnenen Daten sind daher auch im Planungsprozess für das neue Rebstockbad von Interesse. Das Rebstockbad wird derzeit mit einem innovativen Konzept neu geplant. Baubeginn ist Anfang 2023. Die Eröffnung des neuen Rebstockbades ist für Ende 2025 vorgesehen. Wichtiger Bestandteil des neuen Bades sind der energie- und ressourcenschonende, ökologische sowie ökonomische Bau und Betrieb. Das neue Energiekonzept sieht einen Energiemix vor. Auch Erdwärme könnte einen Beitrag zum Wärmebedarf des neuen Rebstockbades liefern. „Weitere Bausteine zur Energieversorgung werden in enger Zusammenarbeit mit den Spezialisten der Mainova entwickelt. Hierzu zählen unter anderem eine Photovoltaikanlage auf über 2000 Quadratmetern Dachfläche, ein Blockheizkraftwerk und ein Anschluss an die Fernwärme“, berichtet Aufsichtsratsvorsitzender Mike Josef.
 
Was ist Erdwärme?
Die im Erdinneren gespeicherte Wärme, auch Geothermie genannt, kann zum Heizen und Kühlen von Gebäuden, für die Warmwasserbereitung und Stromerzeugung genutzt werden. Die Wärme kommt aus dem Erdkern. Nach heutigen Erkenntnissen ist es dort heißer als 5000 Grad Celsius. Die Temperatur im Boden steigt mit zunehmender Tiefe an: in Deutschland um etwa drei Grad Celsius pro 100 Meter.
 
Die Wärme des Erdinneren ist praktisch unerschöpflich. Erdwärme zählt daher zu den erneuerbaren Energien. Die Nutzung von Erdwärme zum Heizen und Kühlen von Gebäuden ist ganzjährig, nachhaltig und effizient möglich. Die Landesregierung fördert daher die Kenntnis über ihre Nutzung.
 
Hintergründe zum Projekt
Die LEA Hessen lässt im Auftrag des Hessischen Ministeriums für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen (HMWEVW) von einem spezialisierten Unternehmen Probebohrungen durchführen. In den Jahren  2021 bis 2022 werden und wurden insgesamt in 17 hessischen Kommunen oberflächennahe Probebohrungen durchgeführt. Das HLNUG führt im Rahmen der geologischen Landesaufnahme an diesen Bohrungen Untersuchungen zur Geologie und zu den geothermischen Eigenschaften des Untergrundes durch und stellt die Ergebnisse der Öffentlichkeit zur Verfügung.
 
In diesen Kommunen werden und wurden teilweise schon Probebohrungen durchgeführt: Alsfeld, Büdingen-Düdelsheim, Frankenberg (Eder), Frankfurt (Rebstockbad), Groß-Gerau, Habichtswald, Hofheim-Wallau, Homberg (Efze), Langgöns-Dornholzhausen, Offenbach, Pohlheim, Riedstadt-Goddelau, Solms, Stockstadt am Rhein, Twistetal, Vellmar und Waldeck. (ffm)