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OldBo
01.10.2018
Geothermie ist der Sammelbegriff für die oberflächennahe Geothermie und Tiefengeothermie. Die Temperatur dicht unter der Erdoberfläche beträgt im Mittel etwa 10 °C und nimmt zum Erdinneren hin um etwa 3 °C pro 100 m Tiefe zu.
Bodenregionen in der Bundesrepublik Deutschland
 Bodenregionen in der Bundesrepublik Deutschland
Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
Flächenkollektor
 Flächenkollektor
Quelle: Max-Planck Institut IPP, Foto: Prof. Dipl.-Ing. Werner Schenk
Ringgrabenkollektor - Slinky-Verlegung
 Ringgrabenkollektor - Slinky-Verlegung
Quelle: RGK e.U.
Systeme für die Nutzung geothermischer Energie
 Systeme für die Nutzung geothermischer Energie
Quelle: TU Clausthal
Geothermie ist der Sammelbegriff für die oberflächennahe Geothermie und Tiefengeothermie. Die Temperatur dicht unter der Erdoberfläche beträgt im Mittel etwa 10 °C und nimmt zum Erdinneren hin um etwa 3 °C pro 100 m Tiefe zu. Die VDI 1998 beschreibt die geothermische Energie als die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der festen Oberfläche der Erde und wird deshalb als "Erdwärme" bezeichnet. Die Erdwärme ist keine regenerative Energieform, da sie sich nicht erneuert. Ihr Potential wird aber noch für Jahrmillionen nutzbar sein, somit ist sie nach menschlichen Maßstäben eine regenerative Energiequelle.

Gegenüber den anderen erneuerbaren Energieträgern (Solarenergie, Bioenergie, Wasserkraft, Windenergie, Photovoltaik) ist die Geothermie grundlastfähig, da sie unabhängig von den Jahreszeiten und immer verfügbar ist.

Zu der Geothermie gehören folgende Systeme Oberflächennahe Erdwärmenutzungssysteme sind Erdkollektoren, die in Tiefen bis 5 m die „Erdwärme“ nutzen. Dazu zählen auch erdberührte Betonbauteile, die als Teil eines Bauwerks horizontal oder vertikal Energie entnehmen oder abgeben. Zur Regeneration des Erdspeichers können auch Sonnenkollektoren in das System mit eingebunden werden. Die einzelnen Sondenkreise der Erdwärmekollektoren haben meist eine Rohrlänge zwischen 100 m und 150 m. Der Wärmeentzug erfolgt generell unterhalb der Frostgrenze ab 1 m unter Geländeoberkante.

Sie können im normelen Wohnungsbau zum Heizen und Kühlen verwendet werden und sollten aus energetischen Gründen nicht überbaut werden. Die höchsten Entzugsleistungen haben sie beim Einbau in feuchte wasserspeichernde Gesteine bzw. in Gesteine mit durchströmtem Grundwasser bzw. Niederschlagswasser. Tiefenbedingt haben sie in der Regel jedoch keinen direkten Kontakt zum Grundwasser. Geringe Entzugsleistungen zeigen sich durch die geringe Wärmeleitfähigkeit in trockenen (wasserfreien) Gesteinen. Bei dem Einsatz von Brunnen (Förderbrunnen-Schluckbrunnen) wird das Grund- bzw. Oberflächenwasser direkt genutzt.

Tiefengeothermie ist die Nutzung der Erdwärme in Abteufungen ("Brunnen" bzw. Hohlräume bis 5 km Tiefe) ab ca. 400 m. Diese kann direkt für Heizzwecke genutzt werden oder die Energie wird bei höheren Temperaturen für die Stromerzeugung genutzt. Das kann in Form von Hot-Fractured-Rock-Anlagen (HFR [Wärme aus heißem, trockenen Gestein]) oder Anbohrung von Aquiferen (Grundwasserleiter) geschehen
Staatliche Geologischen Dienste
Bodenregionen in der Bundesrepublik Deutschland
 Bodenregionen in der Bundesrepublik Deutschland
Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
Die Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) sammeln und erarbeiten Fachinformationen über die Beschaffenheit des Untergrunds. Zu unseren wesentlichen Produkten zählen geowissenschaftliche Geodaten, Karten und Fachveröffentlichungen.
Rechtliche Vorgaben
Die Genehmigungserfordernisse zur Errichtung einer geothermischen Anlage unterscheiden zwischen oberflächennaher Geothermie und Tiefengeothermie. Vor bzw. bei der Planung der Nutzung von Erdwärme müssen auf jeden Fall die rechtlichen Vorgaben des Vorhabens beachtet werden.
  • Baugenehmigung
  • Wasserrechtliche Genehmigung
  • Bergrechtliche Bewilligung

Baugenehmigung
Für die Verlegung von oberflächennahen Erdwärmekollektoren ist keine Genehmigung notwendig, aber eine Anzeige bei den Behörden ist zwingend erforderlich. Für den jeweiligen Einzelfall muss überprüft werden, ob eine Benutzung im wasserrechtlichen Sinne vorliegt. Informationen sind vom zuständigen Landrats- oder Wasserwirtschaftsamt einzuholen, welches gegebenenfalls eine wasserrechtliche Genehmigung erteilt.
Erdwärmesonden werden in der Regel bis zu einer Tiefe von 100 m eingebracht, teilweise auch bis in Tiefen von 250 Metern. Da die Bohrungen mehrere Bodenschichten, unter anderem auch die Grundwasserschicht, durchdringen, muss vor der Planung einer Erdwärmesonde die Bodenbeschaffenheit, Schichtenfolge des Bodens und die Grundwasserverhältnisse ermittelt werden. Ab einer Bohrtiefe von 100 Metern ist die Anlage gemäß Bundesberggesetz anzeigepflichtig und ein bergrechtliches Verfahren im Rahmen der Genehmigung durchzuführen. Für jede Bohrung besteht eine Anzeigepflicht bei der zuständigen Kreisverwaltungsbehörde. Aufgrund der Erschließung der Grundwasserschicht kann in speziellen Fällen auch ein wasserrechtliches Erlaubnisverfahren notwendig werden.
Für die Nutzung von Grundwasser sind die allgemeinen Voraussetzungen eine ausreichende Verfügbarkeit von Grundwasser in erreichbaren Tiefen und genügend Platz für einen hinreichenden Abstand der Brunnen (min. 20 m), um einen thermischen Kurzschluss zu vermeiden. Außerdem ist eine genaue Analyse des Grundwasservorkommens, der wasserführenden Schichten und der Wasserqualität notwendig, da die Brunnenalterung und die Korrosion einzelner Komponenten direkt mit dem Mineralgehalt und den chemischen Bestandteilen des Grundwassers zusammenhängen. Außerdem ist die Nutzung nicht überall erlaubt und erfordert in jedem Fall eine wasserrechtliche Erlaubnis, welche bei der zuständigen Kreisverwaltungsbehörde zu beantragen ist.

Wasserrechtliche Genehmigung
Bei der Errichtung von oberflächennahen Erdwärmekollektoren muss vorher geklärt werden, ob eine Gewässerbenutzung im Sinn des § 3 WHG vorliegt. In der Regel liegt bei diesen Anlagen keine Grundwasserförderung vor, also scheidet eine Gewässerbenutzung aus. Eine wasserrechtliche Genehmigung kann jedoch aufgrund eines Benutzungstatbestands gem. § 3 Abs. 2 Ziffer 2 WHG gegeben sein. Danach gelten als Benutzung auch Maßnahmen, die geeignet sind, schädliche Veränderungen der physikalischen, chemischen oder biologischen Beschaffenheit des Wassers herbeizuführen. Derartige Veränderungen können aber nur bei Bohrarbeiten im Rahmen der Errichtung der Anlage sowie beim Betrieb durch die mit dem Wärmeentzug verbundene Temperaturänderung des Grundwassers ergeben. Aber bei der Errichtung dieser Anlagen kann eine wasserrechtliche Genehmigung notwendig werden, weil gem. § 35 Abs. 1 WHG die Länder bei Erdaufschüben, die über eine bestimmte Tiefe in den Boden eindringen, zu bestimmen haben, dass die Arbeiten überwacht werden, soweit es die Ordnung des Wasserhaushaltes erfordert. Leider haben die Länder nicht geregelt, ab welcher Tiefe eine Überwachung erfolgen muss. Die Überwachung setzt dabei auch eine Anzeigepflicht voraus, die es den Behörden ermöglicht, die Wirkung der Arbeiten auf den Wasserhaushalt zu prüfen.
Bei der Tiefengeothermie greift in der Regel das Wasserhaushaltsgesetz, weil die Anlagen erwärmtes Wasser aus der Tiefe pumpen. Aber auch wenn ohne eine derartige Verfahrensweise die Erdwärme in erheblichem Umfang genutzt wird, wird regelmäßig ein Benutzungstatbestand im Sinne von § 3 Abs. 2 Ziffer 2 WHG gegeben sein, da eine entsprechende Temperaturveränderung des Grundwassers die Folge ist. Weiterhin können wasserrechtliche Anordnungen getroffen werden, wenn aus dem Bau der Anlage ein unbeabsichtigtes Erschließen des Grundwassers resultiert (§ 35 Abs. 2 WHG). In diesem Fall kann die Beseitigung der Erschließung angeordnet werden, wenn es die Rücksicht auf den Wasserhaushalt erfordert. Der § 35 Abs. 1 WHG findet im Rahmen der Tiefengeothermie grundsätzlich keine Anwendung, da insofern die regelmäßig einschlägigen Vorschriften des Bundesberggesetzes vorrangig sind.

Bergrechtliche Bewilligung
Für oberflächennahen Erdwärmekollektoren ist eine bergrechtliche Bewilligung nach § 4 Abs. 2 Nr. 1 BBergG nicht erforderlich. Das gilt, wenn die Anlage nur auf einem Grundstück betrieben und die gewonnene Energie auch nur auf diesem Grundstück genutzt wird.
Bei der Nutzung der Tiefengeothermie wird grundsätzlich eine bergrechtlichen Bewilligung (§ 8 BBerG) notwendig. Eine Ausnahme vom grundsätzlichen Bewilligungserfordernis gemäß § 4 Abs. 2 Ziffer 1 BBergG scheidet danach aus.

(Alle Angaben ohne Gewähr)
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