Während der Klimawandel und die Versorgungssicherheit erhebliche Investitionen und Innovationen erfordern, um die Energiewende voranzutreiben, ist der Wärmesektor nach wie vor stark von fossilen Brennstoffen abhängig.

Technologische Fortschritte in der Geothermie haben jedoch die Machbarkeit und Erschwinglichkeit und damit die Attraktivität der geothermischen Wärmegewinnung erhöht.

Ebenso erfahren Großwärmepumpen zunehmende Aufmerksamkeit und politische Unterstützung, um zu einem Schlüsselelement für die Dekarbonisierung der Fernwärmenetze und der Industrie in Europa zu werden.

Die Komplementarität von Wärmepumpen mit erneuerbaren Wärmeerzeugungstechnologien wie Geothermie, ermöglicht eine breite Anwendung von Großwärmepumpen.
Die Präsentation zeigt interessante Konfigurationen und Vorteile von großen industriellen Wärmepumpen in Kombination mit Geothermie, die mit entsprechenden Anpassungen auch auf vielfältige Industrieprozesse angewendet werden können.

Der Vortrag gibt eine Übersicht über die Potenziale und den aktuellen Status von Großwärmepumpen und deren Einsatz in Wärmenetzen . Es werden die Potenziale möglicher Wärmequellen für Deutschland und speziell für Brandenburg aufgezeigt sowie die Entwicklungspotenziale der Großwärmepumpentechnologie im Allgemeinen. Darüber hinaus wird anhand einer Markübersicht und einer Übersicht über Großwärmepumpenprojekte der aktuelle Stand von Großwärmepumpen in Deutschland aufgezeigt.

In den vergangenen vier Jahren hat die Energie und Wasser Potsdam GmbH (EWP) mit Hilfe von seismischen Messungen und dem Abteufen einer Bohrungsdublette das geothermische Potential des Aalen-Sandsteins am Standort Heinrich-Mann-Allee erkundet und erschlossen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass das Reservoir ausreichend geothermische Energie für eine wirtschaftliche Nutzung liefern kann. Derzeit erfolgen letzte bauliche Fertigstellungen sowie die Inbetriebnahme der Geothermieanlage, um die Erdwärme gewinnen zu können. Mit den nächsten Schritten will die EWP das geothermische Potential im Untergrund von Potsdam erkunden und, bei nachgewiesener Eignung, sukzessive erschließen. Dazu werden in den kommenden Jahren weitere, über das gesamte Stadtgebiet verteilte Standorte untersucht.

Die geologischen Prozesse von vielen Millionen Jahren haben im Untergrund von Potsdam ein intensives Relief hervorgerufen. Das hat auch Auswirkungen auf die Lage und die Eigenschaften der Thermalwasser führenden Horizonte. So variiert die Tiefenlage der Basis des Aalen-Sandsteins im Stadtgebiet von Potsdam um mehr als 1.000 m. Teilweise sind die Schichten auch an Störungen vertikal versetzt. Die damit verbundenen Unsicherheiten und die unzureichende Datenlage erfordern eine umfassende Erkundung. Zu den geplanten Maßnahmen gehören die Erarbeitung detaillierter Studien, die Durchführung seismischer Messungen und, als Ergebnis der Voruntersuchungen, die Abteufung weiterer Bohrungen an geeigneten Standorten. Mit thermohydrodynamischen Modellsimulationen wird die Lage der Standorte bzw. Reservoiraufschlüsse optimiert.

Im ersten Schritt sollen in den Jahren 2025 bis 2026 an zwei Standorten im Süden Potsdams Erkundungsbohrungen abgeteuft und getestet werden. Bei ausreichender Fündigkeit werden diese mit weiteren Bohrungen jeweils zu Dubletten ergänzt, im Verbund getestet und später die obertägigen Anlagen geplant sowie errichtet.

Der Umbau der Fernwärme hin zu einer klimafreundlichen Wärmeversorgung erfolgt auf vielen Ebenen. Die Quellen für die Wärmebereitstellung müssen in Zukunft weitgehend klimaneutral sein. Geothermie, Solarthermie, Bioenergie, PtX und unvermeidbare Abwärme stellen die wichtigsten Quellen dar. Darüber hinaus werden Fernwärmenetze der vierten Generation als Niedertemperatur-Prosumer-Netze ausgelegt werden. Eine Feinsteuerung und effektive Modellierung der zukünftigen Fernwärmenetze über u.a. digitale Zwillinge und „intelligente“ Netze werden sich durchsetzen.

Mitteltiefe Geothermie fand bisher nur in einzelnen Projekten den Weg in die Fernwärmesysteme. Gründe hierfür sind vielseitig. In der Vergangenheit blieben die Gestehungskosten für Fernwärme aus Erdgas (GuD) weit unter den Kosten für Fernwärme aus Mitteltiefer Geothermie in Verbindung mit Großwärmepumpen. Die zu erwartenden Temperaturen der Tiefenwässer zwischen 30°C und 80°C eigneten sich zudem nicht für eine direkte Nutzung in bestehenden Fernwärmenetzen mit Vorlauftemperaturen von 70°C bis 130°C. Für den Temperaturhub notwendige Großwärmepumpen (500kW+) waren nur schwer verfügbar und teuer.

Technische Weiterentwicklungen ändern das Umfeld, u.a. Netztemperaturabsenkung, geringere Temperaturverluste im System und stärkere Temperaturspreizung beim Rücklauf sowie eine bessere Verfügbarkeit bei Großwärmepumpen. Zusätzlich erfordern die neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen die Einbindung von klimafreundlichen Wärmequellen, u.a. durch das Gebäude-Energie-Gesetz, das Gesetz zur kommunalen Wärmeplanung und die CO2-Bepreisung.

Die deutlich verbesserten Voraussetzungen für eine stärkere Einbindung der mitteltiefen Geothermie in den Fernwärmemix der Zukunft stehen einem Bündel von Herausforderungen gegenüber. In dem Vortrag werden, am Beispiel von aktuellen Projekten, Prognosen für die Nutzung mitteltiefer Geothermie in Verbindung mit Fernwärmenetzen zur Diskussion gestellt.

Das niedersächsische Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) stellt die Markentwicklung von Erdwärmeanlagen in Niedersachsen vor. Der Fokus liegt auf großen geothermische Anlagen (>30kW), hier wird in einer Übersicht die statistische Auswertung der Niedersächsischen Erdwärmeanlagendatenbank mit seinen über 14.000 errichteten Anlagen im Zeitraum 2015 bis 2023 dargestellt.

Es sind im Projekt 10 Großanlagen messtechnisch begleitet worden und der Vortrag adressiert die Wärmepumpeneffizienz, Planungsunsicherheiten, Energiebilanz des Erdsondenfelds sowie gemachte Erfahrungen.

In Simulationsstudien werden verschiedene Regenerationsoptionen zum langfristig nachhaltigen Betrieb eines bestehenden Erdwärmesondenfeldes verglichen und bewertet.

Through parameter studies and comparison with results from the use of established planning tools, the impact of groundwater on the operation of geothermal systems is examined and quantified, and selected approaches to optimize energy production are presented.

Der Wärmemarkt in Deutschland ist für mehr als 52 % der gesamten energiebedingten CO₂-Emissionen verantwortlich. Tiefengeothermie bietet eine vielversprechende Lösung, um einen signifikanten Teil der bislang nahezu vollständig fossilen Wärmeerzeugung zu ersetzen. Jüngste Gesetzgebung in Form der Verordnung über das Herkunftsnachweisregister für Wärme eröffnet Betreibern und Entwicklern von Fernwärmenetzen nun neue Möglichkeiten, Wärme aus Tiefengeothermieanlagen mit einer vertraglichen Beschaffenheitsvereinbarung zu vermarkten.

Das Konzept der Herkunftsnachweise für Energie kommt in Deutschland bereits seit Jahren bei Strom zur Anwendung. Stromerzeuger haben hiermit die Möglichkeit, ein umweltfreundliches Produkt gezielt zu vermarkten und einen eventuellen Preisaufschlag für die positiven Produkteigenschaften sachlich zu begründen. Mit Errichtung des Herkunftsnachweisregisters für Wärme im Umweltbundesamt seit dem 24.04.2024 ist dies nun auch für Wärmeerzeuger möglich.

Der Bedarf für hochqualitative Produkte im Bereich grüner Wärme wird absehbar zunehmen: Mit Inkrafttreten der flächendeckenden ESG-Berichterstattungspflichten besteht besonders bei Industriekunden ein verstärktes Interesse an belastbaren Nachweisen über ihren ökologischen Fußabdruck, zu welchem die Wärmebereitstellung in der Regel in großem Umfang beiträgt.

Mit der Errichtung des Herkunftsnachweisregisters erhalten Betreiber von Fernwärmenetzen die Möglichkeit, die Wärme aus Tiefengeothermieanlagen gezielt zu vermarkten. Unternehmen, welche ESG-Berichterstattungspflichtig sind bieten sich in diesem Zusammenhang besonders als Neukunden an.

In diesem Vortrag wird erläutert, welche Möglichkeiten sich durch das Herkunftsnachweisregister für Wärme aus Tiefengeothermie ergeben und welche Herausforderungen dabei zu beachten sind. Weiterhin wird erläutert, warum Wärme aus Tiefengeothermie im Zusammenhang mit der ESG-Berichterstattung eine besondere Bedeutung genießen wird.

Im Bereich der Quartiere hat die Oberflächennahe Geothernie zweifelsohne eine ihrer effizientesten Anwendungsgebiete. Der Vortrag zeigt anhand einiger Praxisbeispiele den Ablauf solcher Projekte aus technischer und planerischer Sicht.

Voraussetzung für ein erfolgreiches Geothermieprojekt ist zunächst die Auswahl eines geeigneten Standortes zum Abteufen der Tiefbohrungen. Zur detaillierten Erkundung des Untergrunds – und Identifizierung eines geeigneten Standorts – ist das Messverfahren mittels 3D-Seismik besonders praxisrelevant. Der Vortrag behandelt wichtige vergabe- und vertragsrechtliche Aspekte der 3D-Seismik, die u. a. potentiellen Vergabestellen bekannt sein sollten. Insbesondere sind viele kommunale Stadtwerke als Auftraggeber von Geothermieprojekten im Bereich der Wärmeversorgung und mithin als Sektorenauftraggeber gemäß §§ 100 Abs. 1, 102 Abs. 3 Nr. 2 GWB tätig. Derartige Energieversorger unterliegen dementsprechend (auch bei der Beschaffung der 3D-Seismik) den Vorgaben des Vergaberechts. Aus vertraglicher Sicht sollten Auftraggeber auf die konkrete Festsetzung des Leistungssolls und des Leistungserfolgs der 3D-seismischen Erkundung achten und insofern einen Werkvertrag nach § 631 BGB vereinbaren.