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OldBo
10.11.2022
Mit den Systemen der Tiefengeothermie wird die geothermische Energie (Erdwärme) über Tiefbohrungen erschlossen und kann direkt (ohne Niveauanhebung) genutzt werden.
Schema für eine Dublette bei der hydrogeothermischen Nutzung
 Schema für eine Dublette bei der hydrogeothermischen Nutzung
Quelle: Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik
Schema - Hydrothermale Geothermie mit heißem Thermalwasser
 Schema - Hydrothermale Geothermie mit heißem Thermalwasser
Quelle: GtV - Bundesverband Geothermie e.V.
Schema - Petrothermale Geothermie mit künstlichem Kluftsystem
 Schema - Petrothermale Geothermie mit künstlichem Kluftsystem
Quelle: GtV - Bundesverband Geothermie e.V.

Die Tiefengeothermie wird in der Zukunft eine der der Säulen der Energieversorgung sein. Die hydrothermale Geothermie als Wärmequelle könnte nach Abschätzung von Forschern rund ein Viertel des Gesamtwärmebedarfs in Deutschland decken. So will man z. B. in Hamburg-Wilhelmsburg in Zukunft 5.000 Haushalte mit Erdwärme aus der Tiefe versorgen.

Mit den Systemen der Tiefengeothermie wird die geothermische Energie (Erdwärme) über Tiefenbohrungen erschlossen und kann direkt (ohne Niveauanhebung) genutzt werden.

Bei der Tiefengeothermie unterscheidet man

  • Hydrothermale Systeme mit niedriger Enthalpie (Wärmeinhalt): Hier wird die im Untergrund vorhandene Flüssigkeit direkt oder über Wärmetauscher zur Verwendung in Nah- und Fernwärmenetzen, zur landwirtschaftlichen oder industriellen Nutzung oder für balneologische (therapeutische) Zwecke verwendet. Hiebei handelt es sich um Aquifere mit heißem (> 100 °C), warmem (60 -100 °C) oder thermalem (> 20 °C) Wasser. Ab 100 °C ist auch eine Verstromung möglich.
  • Hydrothermale Systeme mit hoher Enthalpie (Wärmeinhalt): Hier wird die im Untergrund vorhandene Flüssigkeit direkt oder über Wärmetauscher zur Verwendung von Dampf- oder Zweiphasensystemen zur Stromerzeugung verwendet. Diese Geothermie ist in Deutschland nicht (noch) nicht vorhanden, wird aber z. B. in Island flächendeckend verwendet.
  • Petrothermale Systeme: Hier wird in der Regel die Energie, die im Gestein in drei bis sechs Kilometern Tiefe gespeichert ist, genutzt. Energie, die im tiefen dichten Gestein eines Grundgebirge vorhanden ist, wird mit der  Hot-Dry-Rock -Technik (HDR) bzw. Enhanced Geothermal System (EGS) zur Stromerzeugung verwendet. Mit geschlossenen tiefen Erdwärmesonden wird im beliebigen Gestein die Enerbie zur  Wärmeversorgung eingesetzt.
Hydraulische und chemische Stimulationsverfahren (Enhanced Geothermal Systems - EGS) erzeugen Risse und Klüfte im Gestein. Dadurch wird die Wasserdurchlässigkeit erhöht oder erst geschaffen und es entsteht ein künstlicher Wärmetauscher. Durch die Injektionsbohrung wird unter hohem Druck Wasser in das Gestein eingepresst, wo es sich erhitzt und anschließend über die Förderbohrung wieder nach oben fließt.
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.
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 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
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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