Was ist „Oberflächennahe Geothermie“?

Der Begriff Geothermie wird als Synonym für die Wärmelehre des Erdkörpers verwendet. Er beinhaltet somit den thermischen Zustand des Erdinneren, welcher sich in der Temperaturverteilung in der oberen Erdkruste, den thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit) unterschiedlicher Gesteine, der thermischen Wärmestromdichte sowie in der Wirkung von Vulkanen und heißen Quellen widerspiegelt.
Weiterhin definiert sich die geothermische Energie als die in Form von Wärme gespeicherte Energie in der festen Erde. Dies ist unabhängig davon, wo die im Erdreich enthaltene Wärme herkommt, d. h. sowohl aus eingestrahlter Sonnenenergie und/oder aus der gespeicherten Energie des tieferen Untergrundes resultiert. Damit kann die Nutzung der Erdwärme bereits nahe der Erdoberfläche beginnen.
Wenn man von oberflächennaher Geothermie spricht, ist entsprechend der traditionellen Nutzungstiefen in der Schweiz der Bereich bis 400 m Teufe gemeint. Diese Abgrenzung ist auch in die VDI 4640 übernommen worden.

Oberflächenahe Geothermie in Thüringen

Chancen und Potenziale für eine (bisher noch) unterschätzte Energiequelle

„Die Forschungsförderung von heute ist die Förderung der Arbeitsplätze von morgen. Deshalb werden wir die Technologieentwicklung bei den erneuerbaren Energien auch künftig auf hohem Niveau fortsetzen und weiter ausbauen.“
Bundesumweltminister Siegmar Gabriel im Dezember 2007 (Internetseite BMU)

Seit mehreren Jahren beschäftigt sich das Forschungsinstitut für Tief- und Rohrleitungsbau (FITR) Weimar e. V. mit den Nutzungsmöglichkeiten der oberflächennahen geothermischen Energiegewinnung in Thüringen.

Am 1. August 2007 konnte durch eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Unternehmen Region“ ein Innovationsforum zur „Erhöhung der Nutzungspotentiale Oberflächennaher Geothermie“ für 6 Monate seine Arbeit in Thüringen aufnehmen.

Trotz immer knapper werdender Ressourcen und gleichzeitig steigender Nachfrage nach konventionellen Energieträgern wie Erdöl, Gas oder Kohle kommen weltweit erst 13 % erneuerbare Energien zum Einsatz. Und wiederum nur einen Bruchteil davon, nämlich 0,4 %, decken geothermische Anlagen unter Nutzung von Erdwärme ab (BMU-Internetseite: Entwicklung erneuerbarer Energien in Deutschland im Jahr 2006). In Deutschland gibt es daher ein erhebliches Wachstumspotenzial, wobei neben der Tiefengeothermie für Großkraftwerke, die oberflächennahe Geothermie zur Wärmegewinnung z. B. für Ein- und Mehrfamilienhäuser, mittelständische Betriebe und öffentliche Gebäude eine wachsende Rolle spielen wird.

Nach Angaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) wurden im Jahr 2006 ca. 1,9 GWh Wärme durch Anlagen der Oberflächennahen Geothermie erzeugt. Das sind 2,2 % der gesamten Wärmebereitstellung aus Erneuerbaren Energien (BMU-Broschüre: Erneuerbare Energien in Zahlen - nationale und internationale Entwicklung, Stand: Juni 2007). Im Oktober 2007 waren in Deutschland nach Aussage der parlamentarischen Staatsekretärin im BMU, Astrid Klug, bereits über 100.000 Systeme mit Wärmepumpen, vorrangig in privaten Haushalten, im Einsatz. Dabei hat sich das Marktvolumen der Wärmepumpen schon 2006 nahezu verdoppelt (Pressemitteilung BMU Nr. 151/07 vom 30.5.07). Der Umsatz von Industrie und Handwerk bei der Bereitstellung der entsprechenden Technik stieg auf 580 Mio. € (5 % des Gesamtumsatzes bei Technologien der erneuerbaren Energien). In Deutschland waren 2006 etwa 4.100 Beschäftigte in dieser Branche tätig - Tendenz steigend! (BMU-Broschüre Erneuerbare Energien in Zahlen…)
 
Auch in Thüringen wird gerade dieses Potenzial verstärkt genutzt. So sind zwar noch etwa 70 % der neu errichteten Eigenheime mit einer traditionellen Gasheizung ausgestattet, aber es gibt bereits 1600 Standorte im Freistaat, an denen Erdwärmepumpen im Einsatz sind. Oft nehmen Bauherren wegen der Mehrkosten für die Erdwärmsonden, die sich insbesondere durch die Bohrungen bis in eine Tiefe von etwa 100 Metern ergeben, von einer Installation Abstand. Doch je höher die Gas- und Ölpreise steigen, umso schneller amortisieren sich die Erdwärmepumpen; z. Zt. etwa in 6-8 Jahren bei qualitätsgerecht geplanten und gebauten Anlagen.  Im Jahr 2005 hatten Erneuerbare Energien in Thüringen einen Anteil von 11,7 % am gesamten Primarenergieverbrauch (Broschüre TMWTA: Energiedaten Thüringen 2005), bundesweit waren es 2007 erst 4,6 %.

Thüringen ist also bundesweit Vorreiter im Bereich der Nutzung regenerativer Energien. Dabei lag der Schwerpunkt bisher vorrangig in den Bereichen Solarthermie, Photovoltaik, Biomasse, Wind- und Wasserkraft. Die oberflächennahe geothermische Energie bietet aber gegenüber diesen Energiequellen erhebliche Vorteile:

• standortunabhängige und permanente Verfügbarkeit in ausreichendem Maße
• unabhängig von Tages- und Jahreszeiten sowie von Wetter und Klima
• Energiegewinnung unter der Erde, somit sind Landschaftsbeeinflussungen oder zusätzlicher Verbau von Flächen unerheblich

Die Grenzen der Nutzung von Wind- und Sonnenenergie werden zunehmend deutlich, die Installation weiterer Windparks gefährdet zudem das landschaftliche und touristische Potenzial der engräumigen Thüringer Kulturlandschaft.  Die Erdwärme bietet dagegen eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle ohne massive Eingriffe in die Landschaft. Deshalb wird deren effektive Gewinnung in den nächsten Jahren einen bedeutenden Beitrag zur Sicherstellung der benötigten Gesamtwärme, aber auch der Kälteenergie spielen. Durch innovative Produkte mit verbesserten Wärmegewinnungs-, Wärmetransport- und Wärmeumwandlungsverfahren für Erdwärme kann zum einen die Effizienz geothermischer Anlagen gesteigert und zum anderen der Investitionsaufwand für diese Anlagen reduziert werden.

Das am 6. Dezember 2007 aus Mitteln des Bundes vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgelegte "Marktanreizprogramm für Erneuerbare Energien" wird nun auch die Förderung der Nutzung oberflächennaher Geothermie möglich machen und damit das Interesse der Nutzer wie Privatpersonen oder klein- und mittelständische Unternehmen deutlich wachsen lassen.

Bis 2050 soll mindestens die Hälfte des Energieverbrauchs in Deutschland aus regenerativen Quellen gedeckt werden - um dieses Ziel zu erreichen, ist auch die Nutzung oberflächennaher Erdwärme unabdingbar.

Das Ziel des Innovationsforums "Erhöhung der Nutzungspotentiale oberflächennaher Geothermie" besteht deshalb darin, Wissenschaft und Praxis zur Entwicklung innovativer Ideen und Projekte zu verbinden und Kompetenzen auf dem Gebiet der Erdwärme als Standortfaktor zu bündeln und zu vermarkten. Darüber hinaus soll sich der Wissens- und Technologietransfer zwischen den Netzwerkpartnern wie Geowissenschaftlern, Bohrfirmen, Architekten, Planungs- und Ingenieurbüros, Haustechnikern, Energieversorgern,  Energieagenturen und -beratern verstärken sowie der Bekanntheitsgrad der oberflächennahen Erdwärme durch regionale Öffentlichkeitsarbeit gesteigert werden.

Da die Qualität der bereits errichteten Erdwärmeanlagen z. T. noch sehr inhomogen ist, wird dabei auch die Unterstützung der Fachverbände und der Politik für die Verbesserung der Standards für das Qualitätsmanagement gebraucht.

Die aktive Arbeit des Innovationsforums wurde nach der Auftaktveranstaltung am 5. September 2007 in der IHK Erfurt mit ca. 60 Teilnehmern so organisiert, dass sich mehrere Arbeitskreise bildeten, um die unterschiedlichen Fragestellungen und Aufgaben koordiniert bearbeiten zu können. Neben dem AK "Geologie und Geophysik" wurden die AK "Einbau- und Gewinnungsverfahren", "Qualitätsmanagement", "Wärmepumpen und Verteilung" und "Kombination der Erdwärme mit anderen Energieformen" ins Leben gerufen. Am 6. November 2007 fand im Quality-Hotel in Weimar-Legefeld ein Statusseminar mit etwa 40 Teilnehmern statt, bei dem erste Ergebnisse vorgestellt und die weiteren Aufgaben der Arbeitskreise diskutiert wurden.

Um nach Abschluss des Innovationsforums ein dauerhaftes Netzwerk für die gezielte Öffentlichkeitsarbeit sowie Unterstützung und Beratung von Verwaltungen, Industrie und Privatpersonen bei der Umsetzung und dem Einsatz der oberflächennahen geothermischen Verfahren und Technologien zu haben, wurde im Rahmen der Auftaktveranstaltung auch der Verein "Erdwärme Thüringen e. V." gegründet.