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Allgemeine Fragen zu Geothermie
Gibt es bereits Geothermieanlagen in der Region?
Der Oberrheingraben besitzt hohes, tiefengeothermisches Potenzial. Daher sind in der Region bereits seit einigen Jahren Geothermieanlagen in Betrieb, wie zum Beispiel in Bruchsal und Insheim.
In Baden-Württemberg und auch in der Region Hardt gibt es zudem eine Vielzahl an Thermalbädern, bei denen in Tiefen von rund 1.000 Metern Thermalwässer gefördert werden.
Verfügen die Partner über Erfahrungen mit Geothermie?
Das Miramar in Weinheim ist eine von MVV konzipierte und betriebene Anlage. Außerdem betreibt die EnBW seit rund 10 Jahren im Einklang mit der Kommune und der Öffentlichkeit eine geothermische Anlage in Bruchsal. Aus 2.500 m Tiefe wird Energie zur Stromerzeugung sowie zur Wärmeversorgung einer nahe gelegenen Polizeikaserne gewonnen. In den nächsten Jahren finden am Standort auch Analysen und Versuche zur Lithiumgewinnung aus Sole statt.
Darüber hinaus ist die EnBW Mitbetreiber des Geothermiekraftwerks Soultz-sous-Forêts und verfügt damit auch über Betriebserfahrungen eines geothermischen Kraftwerks zur Stromerzeugung gemeinsam mit weiteren Partnern in der Region.
Wie unterscheidet sich das GeoHardt-Projekt von anderen Projekten, bei denen es zu Schäden an Gebäuden gekommen ist?
Die GeoHardt GmbH möchte Tiefe Geothermie mittels des hydrothermalen Verfahrens nutzen. Bei diesem Verfahren wird natürliches Heißwasser über eine Entnahme- und Injektionsbohrung umgewälzt.
Die Projekte, bei denen es zu Problemen kam, unterschieden sich bereits im technischen Verfahren. Während in Vendenheim ein sogenanntes Enhanced Geothermal System - kurz EGS - entwickelt werden sollte, wurde in Stauffen die oberflächennahe Geothermie mittels einer Erdsondenbohrungen verfolgt.
In Vendenheim wurde das Gestein im Untergrund dabei mit sehr hohem Druck derartig aufgebrochen, dass es zu spürbaren Beben an der Erdoberfläche gekommen ist. Dieses Verfahren ist in Baden-Württemberg nicht genehmigungsfähig und wird im Projekt GeoHardt auch nicht angewendet.
Bei dem Vorhaben in Staufen sollte eine Erdsondenanlage mit sieben Bohrungen in etwa 130 Metern Tiefe realisiert werden. Die Bohrungen selbst sind nicht mit einer dauerhaften Verrohrung ausgestattet. In ihnen wird ein Kunststoffschlauch eingebracht und danach wird diese Bohrung mit einfachem Zement verfüllt. Dabei entstand durch eine undichte Verfüllung ein hydraulischer Kontakt zwischen Grundwasser aus einem tieferen Stockwerk mit höherliegenden anhydritführenden Schichten. Damit fand aufsteigendes Grundwasser seinen Weg in quellfähige Zonen, was in Stauffen zu Hebungen geführt hat.
Hiervon grenzen sich tiefengeothermische Bohrungen deutlich ab, da diese über teleskopartige Verrohrungen vollständig dicht sind und auch sichergestellt wird, dass verschiedene Schichten im Untergrund nicht miteinander verbunden werden.
Wie ist der Projektablauf geplant?
Der Projektablauf kann vereinfacht in folgende drei Phasen gegliedert werden:
- Standortsuche und -auswahl
- Durchführung der Tiefbohrungen und Tests
- Bau und Betrieb des Geothermieheizwerks
Im Rahmen der Standortsuche und -auswahl wird das geothermische Nutzungspotentials in der Region untersucht und bewertet. Es werden Gebiete identifiziert, die sich als Standort für die Nutzung der Erdwärme am besten eignen.
Wenn die Ergebnisse der Bewertung es zulassen, sollen anschließend die Tiefbohrungen durchgeführt werden. Nach erfolgreicher Herstellung der Bohrungen und entsprechenden Tests wird im Rahmen der dritten Phase das Heizwerk errichtet. Dieses dient als Wärmequelle für das bereits bestehende Wärmenetz.
Welche Vorteile bringt die Tiefe Geothermie für die Region?
Die Tiefe Geothermie ist für die Region ein Glücksfall, denn die Nutzung von Erdwärme kann nicht überall in Deutschland so gut umgesetzt werden wie im Aufsuchungsgebiet Hardt.
Nachdem bisher der Großteil der Fernwärmeversorgung über das Grosskraftwerk Mannheim (GKM) abgedeckt wurde, ist mit dem Kohleausstieg in den 2030er Jahren ein Wechsel auf verschiedene vorwiegend erneuerbare Wärmeerzeugungstechnologien notwendig. Hierbei kann die Erdwärme mit ihrer kontinuierlichen Verfügbarkeit einen wichtigen Baustein für die sichere Versorgung der Wärmenetze in der Region darstellen. Darüber hinaus bleibt durch die Vermeidung von importierten Energieträgern wesentlich mehr Wertschöpfung in der Region und sichert so die Unabhängigkeit von Energieimporten. Besonders vorteilhaft ist, dass die Anlagen kompakt gebaut werden können und damit ein geringer Flächenbedarf einhergeht.
Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Geothermieheizwerk bis zu 10 % der Wärmebereitstellung des GKM erreichen kann. Ziel ist es, bis zu 100 MW durch Geothermie im regionalen Wärmenetz bereitzustellen.
Wie viel Platz wird eine Geothermieanlage benötigen?
Wir gehen bei einer Geothermieanlage von einem Flächenbedarf aus, der ungefähr der Größe eines Fußballfeldes entspricht. Im Zuge des Anlagenbaus kann es aber auch temporär aufgrund der Baustelleneinrichtungen größere Bedarfe geben. Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energieformen, wie der Solarenergie oder Windenergie, ist der spezifische Flächenbedarf sehr gering.
Wie werden die Kommunen und die Bürger*innen in die Projekte einbezogen?
Die Kommunen und die regionalen Mitglieder des Landtags, Bundestags und europäischen Parlaments werden in einem eigens für das Projektvorhaben gegründeten politischen Begleitkreis regelmäßig über den Projektfortschritt informiert. Dabei fließen deren Anmerkungen und Anregungen unmittelbar in das Projekt mit ein.
Nachdem im Projektverlauf Potenzialgebiete ermittelt wurden, wurde ein sogenanntes Dialogforum mit Zufallsbürger*innen gestartet, um auch diesen wichtigen Begleiter*innen des Projektes die Möglichkeit zu geben, in den Dialog mit Expert*innen zu gehen und sich aktiv in das Vorhaben einzubringen. Die Teilnehmenden des Dialogforums werden einen Abschlussbericht erstellen, der dann der GeoHardt GmbH und Vertreter*innen der regionalen Politik vorgelegt wird.
Unter Medien finden Sie Aufzeichnungen zu den Experten-Anhörungen, die im Rahmen des Dialogforums veranstaltet wurden.
Soll durch die Geothermieanlage auch Strom erzeugt werden?
Nein, die GeoHardt GmbH plant keine Stromerzeugung durch Geothermie. Die Energie soll zur Fernwärmeversorgung der Region eingesetzt werden.
Fragen zur Nachhaltigkeit
Welche Rolle spielt der Umweltschutz in der Projektentwicklung?
Der GeoHardt ist der Umweltschutz bei ihren Projekten sehr wichtig. Dabei soll nicht nur die Bereitstellung klimafreundlicher Wärme aus der Geothermie einen Beitrag leisten, sondern auch das Projekt von vornherein bestmöglich in die Natur- und Artenvielfalt im Aufsuchungsgebiet eingebettet werden. Entsprechend wird hierzu ein kontinuierlicher Austausch mit dem durch die GeoHardt beauftragten Umweltplaner sichergestellt. Darüber hinaus hat GeoHardt einen Fachbeirat gegründet, in dem verschiedene Umweltverbände beteiligt sind. Dadurch können mögliche Konfliktpotenziale frühzeitig erkannt und direkt gemeinsam erörtert werden.
Wie ökologisch nachhaltig ist ein Geothermieheizwerk?
Der Betrieb einer Geothermieanlage ist emissionsfrei. In deren Lebensverlauf entstehen jedoch in der Vorkette CO₂-Emissionen, die im Rahmen einer ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung berücksichtigt werden müssen. Der wesentliche Faktor ist neben den Tiefbohrungen vor allem der einzusetzende Strom für die Förder- und Injektionspumpe sowie für die Fernwärmenetzpumpen während des Betriebs der Anlage. Wird ein Strommix aus erneuerbaren und fossilen Energien genutzt, führt dies gemäß eigenen Berechnungen zu CO₂-Emissionen von etwa 5,6 g pro erzeugter Kilowattstunde Wärme. Bei einer ausschließlichen Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom verkleinert sich dieser Wert auf ca. 0,05 g CO₂/kWhth.
Weiterhin kann das Verhältnis aus insgesamt eingesetzter Energie und dem Gesamtenergieertrag der Anlage über ihren Lebensverlauf betrachtet werden. Diese Kenngröße wird auch „Erntefaktor“ genannt und liegt nach eigenen Berechnungen bei knapp 53. Das bedeutet, dass das Geothermieheizwerk über seinen Lebensverlauf etwa 53-mal so viel Energie liefert, als eingesetzt wurde.
Wie effizient wird die Anlage arbeiten?
Ohne Detailuntersuchungen an einem konkreten Standort kann die produzierte Wärmemenge pro Jahr bisher nur grob abgeschätzt werden. Der Erwartungshorizont liegt in der Größenordnung von 150 bis 200 GWhth pro Jahr. Dies entspricht dem Wärmebedarf von rund 10.000 Haushalten, die mit einer Geothermieanlage versorgt werden können.
Zur Beurteilung der Effizienz einer Wärmeversorgungsanlage wird häufig das Verhältnis aus eingesetztem Betriebsstrom und produzierter Wärme herangezogen. Dieser auch „Coefficient of Performance“ (COP) genannte Wert ist bei tiefengeothermischen Heizwerken sehr gut. Bei einem Stromeinsatz von 1 MWh können bis zu 40 MWh Wärme erzeugt werden.
Wird beim Bau und Betrieb der Anlage regenerativ erzeugter Strom eingesetzt?
Im Hinblick auf eine CO₂-Neutralität ist der Einsatz von regenerativ erzeugtem Strom vorteilhaft. Daher ist es geplant, die Anlage mit regenerativem Strom zu betreiben.
Auch für die Bohrungen wird Strom benötigt. Die Leistung ist je nach Bohranlage verschieden und liegt in der Größenordnung von 3 bis 6 MW. Auch dieser Strom soll aus regenerativen Quellen stammen.
Fragen zur Standortsuche und 3D-Seismik
Wo wird Erdwärme aufgesucht?
Das Lizenzgebiet „GeoHardt“ wurde in der gesamten Fläche auf sein geothermisches Potential zur Wärmeversorgung untersucht. Anhand von bestehenden und neu gewonnen Datensätzen wurde in einer kombinierten Analyse das geothermische Potential für Wärmeversorgungsanlagen im Gesamtgebiet bestimmt. An besonders geeigneten Standorten folgen Detailuntersuchungen. Die Auswahl dieser Standorte orientiert sich dabei nicht nur an geologischen Vorgaben. Zusätzlich übernehmen weitere Faktoren wie etwa die Lage zu Schutzgebieten oder die Wärmeabnahmestruktur eine wichtige Funktion.
Kann die GeoHardt auf bestehende Daten zur Geologie in der Region zurückgreifen?
Es kann auf umfangreiche Untersuchungsergebnisse aus früheren Erkundungsmaßnahmen – vorwiegend für die Suche nach Gas- und Erdölvorkommen – zurückgegriffen werden. Einen guten Überblick zu den Messungen und auch zu geologisch interpretierten Daten finden sich im Internet kostenfrei auf den Seiten des Landesamts für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg und im Informationssystem GEOTIS. Aufgrund der guten Datenlage lassen sich heute bereits erste wichtige Informationen ableiten. Der Schichtaufbau im Untergrund ist in weiten Teilen bekannt. Auch die Tiefenlage von Schichten mit natürlichen Heißwasservorkommen lässt sich auf etwa 3.000 bis 4.000 m Tiefe abschätzen.
Wurden/werden weitere Untersuchungen durch die GeoHardt durchgeführt?
Obwohl die Qualität der älteren Untersuchungen allgemein gut bis sehr gut ist, ist es notwendig, Kenntnislücken mit weiteren Gelände- und Laboruntersuchungen zu füllen. Die Auswahl der Verfahren berücksichtigt, dass neben der Erhebung wertvoller Datensätze keine unzumutbaren Störungen der Anwohner während der Messungen auftreten.
Die geplanten Untersuchungen werden das Verständnis über den geologischen Aufbau der Region Hardt weiter verbessern.
Werden die Ergebnisse der Untersuchungen der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt?
Ja, in verschiedenen Veröffentlichungen werden diese Ergebnisse der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt. Geplant ist einen Teil der Ergebnisse auch auf unserer Website zur Verfügung zu stellen.
Welche Mess- und Analyseverfahren werden von der GeoHardt bei der Aufsuchung eingesetzt?
Für die Untersuchung der Geologie wurden drei Mess- und Analysemethoden eingesetzt:
- Hydrochemische Analyse von Grundwasserbrunnenanlagen
- Messung der Anziehungskraft der Erde an ausgewählten Messpunkten
- Auswertung von Bestandsdaten aus früheren seismischen Untersuchungen
Diese drei Methoden lieferten die notwendigen Informationen, um die geologischen Vorzugsgebiete in unserer Aufsuchungslizenz ableiten zu können. Dabei haben bisherige Analysen auch gezeigt, dass bis zu drei geothermische Heizwerke sehr gut in das bestehende Fernwärmenetz integriert werden können.
Daher werden in einem weiteren Schritt, innerhalb eines dafür festgelegten Potenzialgebiets, weitere Messungen (3D-Seismik) umgesetzt, um mögliche Bohrziele und danach geeignete Standorte ableiten zu können.
Warum sind 3D-seismische Messungen erforderlich?
Bei der Wärmenutzung aus hydrothermaler Geothermie, wie sie von der GeoHardt geplant ist, werden natürliche Grundwasserleiter in mehreren Kilometern Tiefe angebohrt. Diese sogenannten Aquifere weisen im Oberrheingraben hohe Temperaturen von bis zu 160 °C auf, die sich zur geothermischen Energiegewinnung eignen.
Die Ergebnisse der bisherigen Aufsuchungstätigkeit im Projekt GeoHardt haben gezeigt, dass zwar mittlerweile ein gutes Bild des Untergrundes in einigen Bereichen des Aufsuchungsgebietes „Hardt“ vorliegt, für die tatsächliche Realisierung von Geothermie-Heizwerken aber weitere Untersuchungen des Untergrundes notwendig sind. Dies soll mit Hilfe von reflexionsseismischen Messungen im dreidimensionalen Verfahren erfolgen. Dabei wird als Ergebnis ein großflächiges dreidimensionales Abbild des Untergrundes vorliegen, mit dessen Hilfe konkrete Bohrziele identifiziert werden können. Das hochaufgelöste Abbild des Untergrundes liefert dabei auch wichtige Informationen, die eine risikoarme Umsetzung von Geothermie-Heizwerken ermöglichen.
Was passiert bei einer 3D-Seismik?
Bei einer 3D-Seismik bilden Anregungs- und Geophonlinien das Bild eines Gitters, entlang dessen die Messung durchgeführt wird. Hierfür sind sogenannte Vibrationsfahrzeuge notwendig, die über Rüttelplatten leichte Schwingungen in den Untergrund aussenden. Die dadurch erzeugten Schallwellen werden am Übergang zweier Gesteinsschichten reflektiert und anschließend anhand von zahlreichen Geophonen, die im Aufsuchungsfeld verteilt sind, erfasst.
Die Vibro-Trucks bewegen sich in einer Kolonne von voraussichtlich 3 Fahrzeugen entlang der Anregungslinien im Schritttempo von Messpunkt zu Messpunkt. Je Messpunkt geben sie zeitgleich mehrere Signale (Schwingungen) in den Untergrund ab und wechseln dann zum nächsten Messpunkt. Aus den gewonnenen Daten lässt sich nach Abschluss der Messungen und anschließender Datenbearbeitung ein dreidimensionales Bild des Untergrunds erstellen. Dessen geologische Interpretation liefert letztlich die Grundlage zur Standortwahl einer Geothermieanlage.
Wann und wo findet die 3D-Seismik im Aufsuchungsgebiet „Hardt“ statt?
Die Durchführung der seismischen Messungen erfolgt in der Winterperiode 2022/2023 und damit außerhalb der Brut- und Setzzeit, um die Beeinträchtigung von Natur und Umwelt möglichst gering zu halten. Die Messungen werden im Januar beginnen und planmäßig im Februar abgeschlossen.
Untersucht wird ein ca. 7.000 Hektar großes Gebiet im östlichen Großraum Rhein-Neckar. Dieses beinhaltet folgende Kommunen: Mannheim, Heidelberg, Schwetzingen, Plankstadt, Oftersheim, Brühl und Ketsch.
Soweit dies möglich ist, werden sämtliche Arbeiten auf öffentlichen Flächen, insbesondere Straßen und Wegen, durchgeführt. Sollten sich jedoch Grundstücke von Anwohner*innen für die Durchführung der Messung eignen, werden diese von unserem Dienstleister DMT Engineering Surveying GmbH & Co. KG kontaktiert.
Kann es im Rahmen der 3D-Seismik zu Schäden an der Infrastruktur kommen und wie wird bei auftretenden Schäden vorgegangen?
Bei der seismischen Messung im urbanen Raum werden die Vorschriften der DIN 4150 (Erschütterungen im Bauwesen, Teil 3) stets beachtet und überwacht. Schäden an Gebäuden, unterirdischen Bauwerken oder Rohrleitungen sollten dadurch nicht auftreten. Sollten dennoch Schädigungen festzustellen sein, werden diese entsprechend aufgenommen und im Anschluss gemeinsam in Abstimmung mit den Behörden oder Eigentümern reguliert. Auf unbefestigten Wegen können in Abhängigkeit von der Witterung Spuren der Vibrationsfahrzeugen (vergleichbar zu landwirtschaftlichen Fahrzeugen) auftreten. Auch diese werden aufgenommen und gemeinsam mit den Behörden oder Eigentümern reguliert.
Wie wird der Umwelt- und Naturschutz im Rahmen der Seismik berücksichtigt?
Für die Durchführung der Seismik sind in mehreren Schritten Analysen und Abstimmungen vorgenommen worden. Hierbei spielte die ökologisch-faunistische Analyse eine große Rolle, da in dieser sowohl die schützenswerten Arten als auch die flächenbezogenen Regelungen für Schutzgebiete ermittelt wurden.
Die Umweltfachverbände sowie regionale Verwaltungen und Behörden konnten überdies ihre Anliegen in einer Vorantragskonferenz und damit vor Einreichung der Genehmigungsunterlagen dem Projektteam direkt mitteilen. Darüber hinaus werden diese Verbände und Behörden auch im Rahmen der Anhörung der Träger öffentlicher Belange (TöB) gehört und können eine entsprechende Stellungnahme abgeben. Die Behörden sind danach aufgefordert entsprechende Bedingungen im Zuge der Genehmigung bei Bedarf zu formulieren.
Darüber hinaus wird die gesamte Durchführung der Seismik durch ein beauftragtes Fachbüro umweltfachlich begleitet. Damit können auch während der Seismik direkt vor Ort umweltrelevante Aspekte berücksichtigt werden.
Fragen zur Bohrung
Wie läuft die Bohrphase ab?
Sobald die Projektphase „Standortsuche und -auswahl“ abgeschlossen ist und ein geeigneter Standort für das Heizwerk und das Bohrziel festgelegt wurde, beginnt die Planung der ersten Bohrung. Bestandteil der Planung sind die Detailplanung des Bohrpfads, das Bohlochdesign und die Bohrablaufplanung. Außerdem werden unterschiedliche Genehmigungen eingeholt.
Sobald die Planung abgeschlossen ist und alle Genehmigungen vorliegen, kann der Bohrplatzbau beginnen und das Bohrwerkzeug aufgebaut werden. Anschließend wird die Bohrung abgeteuft und getestet. Anhand der Testergebnisse wird das Untergrundmodell für die zweite Bohrung aktualisiert. Die Aktualisierung kann teilweise schon während der Bohrarbeiten erfolgen. Die zweite Bohrung erfolgt im Anschluss. Nachdem beide Bohrungen abgeschlossen sind, werden weitere Tests durchgeführt und die Leistungsdaten für die Planung des Heizwerks ermittelt.
Wie wird der Trink- und Grundwasserschutz sichergestellt?
Im Oberrheingraben gibt es nahezu flächig leistungsstarke Grundwasserleiter. Das daraus gewonnene Trinkwasser ist ein Nahrungsmittel und damit unbedingt vor allen schädlichen Verunreinigungen zu schützen.
Die Grundwasserleiter finden sich bis in Tiefen von bis zu 300 m. Darunter wird das Wasser zumeist zu salzig, um es als Nahrungsmittel nutzen zu können.
Geothermische Tiefbohrungen sind zumeist bis zu 4.000 m tief. Sie werden teleskopartig, das heißt mit von oben nach unten sektionsweise verjüngenden Durchmessern, gebohrt. In der Praxis sind Tiefbohrungen daher verschachtelt und der Wechsel von einem Durchmesser zum nächstkleineren berücksichtigt auch die verschiedenen Wasserleiter. Sie werden gegeneinander durch Einbau von einzementierten Stahlrohren abgeriegelt. Diesen Stahlrohren, auch Casing genannt, kommen folgende Funktionen zu:
- Schutz von Grundwasservorkommen
- Sicherung bereits erbohrter Abschnitte (z. B. in instabilen Formationen)
- Trennung von Abschnitten/Formationen mit unterschiedlichem Druck/Druckgradienten und/oder unterschiedlichen Fluiden (z. B. Salinität)
- Abdichtung des Bohrloches gegen unerwünschte Zuflüsse aus dem Gebirge (Gas, Öl, Wasser)
Wichtig ist auch der Grundwasserschutz beim Bohrplatz. Wie schon bei den Bohrungen greifen auch hier umfangreiche Regelungen und Gesetze, deren Einhaltung von den Behörden geprüft wird. Ähnlich zu Tankstellen besteht eine Bohrplattform aus verschiedenen Schichten. Als Basis wird eine Kiesschicht eingebracht, auf die Folien („Geotextilien“) aufgebracht werden. Den Abschluss bildet ein mehrere Dezimeter starkes Betonfundament. Zusätzlich wird ein Drainagesystem für Flüssigkeiten installiert, das an ein besonders versiegeltes Auffangbecken angeschlossen ist.
Der beschriebene Aufbau stellt einen vielfach erprobten Standard dar, der Grundwasserverunreinigungen und andere unerwünschte Beeinflussungen des Grundwassers ausschließt.
Tiefbohrungen und der Bohrplatz unterliegen auch nach ihrer Erstellung einer Überwachung. In wiederholenden Messungen wird die Wandstärke des Casings und der Zustand der Zementation überprüft (Integritätsmessungen). Hierzu gibt es seit vielen Jahren erprobte physikalische Messverfahren, zunehmend kommen auch schwenkbare Kameras zum Einsatz.
Wie wird die Bohrspülung entsorgt und welcher Wasserverbrauch ist dabei zu erwarten?
Beim Bohren wird aus verschiedenen Gründen – etwa zum Abtransport des Bohrkleins an die Erdoberfläche – eine Spülung eingesetzt. Sie besteht überwiegend aus Wasser, dem verschiedene Stoffe zugegeben werden. Die genaue Mixtur ist der Aufsichtsbehörde vor dem Einsatz zur Genehmigung vorzulegen und während der Bohrarbeiten in engen Zeitintervallen immer wieder zu kontrollieren. Insgesamt fasst ein Bohrloch von 4.000 m Tiefe einige hundert Kubikmeter Bohrspülung. Nach Abschluss der Bohrarbeiten wird sie im Labor auf etwaige Verunreinigungen geprüft und in enger Abstimmung mit den Behörden fachgerecht entsorgt.
Beim Bohren wird Wasser verbraucht. Zwar wird die Bohrspülung in eigens dafür angelegten Becken ständig recycelt und wiederverwendet, es stellen sich aber Verluste beispielsweise durch Verdunstung an der Erdoberfläche ein. Zum Ausgleich wird die Spülung mit Frischwasser aus dem Trinkwassernetz oder auch oberflächennahen Brunnen ergänzt.
Muss aufgrund der Bohrung mit vermehrten seismischen Ereignissen gerechnet werden?
Die Niederbringung einer Bohrung wird mit einem seismischen Monitoring begleitet, bei dem die Bodenschwingungen genau aufgenommen werden, um bei möglichen Veränderungen reagieren zu können. Schäden hinsichtlich Seismizität oder andere Schäden bei der Niederbringung von hydrothermalen Bohrungen sind der GeoHardt GmbH nicht bekannt - auch nicht im Hinblick auf die bestehende Bohrung in Brühl.
Bei Mikroerdbeben muss zwischen künstlichen und natürlichen seismischen Ereignissen unterschieden werden. Wegen der immer noch aktiven Grabenbildung im Oberrheingebiet gibt es dort recht hohe natürliche Seismizität.
Viele Tätigkeiten im Untergrund sind von künstlicher Seismizität begleitet, ob nun etwa beim untertägigen Abbau von Rohstoffen wie Kohle oder Salz, bei großen Staudämmen oder beim Tunnelbau. Auslöser können hier verschiedene Mechanismen sein, bei der Geothermie ist es zumeist die Änderung der Druckverhältnisse im Untergrund, etwa bei der Wasserentnahme und insbesondere bei dessen Reinjektion in den Untergrund. Auch wenn diese Änderung sehr viel geringer ausfällt als etwa in der Gas-und Ölindustrie muss die resultierende Seismizität unter der Fühlbarkeitsschwelle gehalten oder ganz vermieden werden.
Mit sorgfältiger Planung und Vorgehen kann die Injektionsrate und damit direkt auch der Injektionsdruck an den Spannungszustand des tiefen Untergrunds angepasst werden. Aber auch eine hydraulische Verbesserung des Anschlusses der Bohrung an das umgebende Gestein wie auch des Reservoirs selbst kann hier positiven Einfluss nehmen.
Zur Erfolgskontrolle der Maßnahmen ist es im Oberrheingraben verpflichtend ein seismisches Monitoring aufzubauen und zu betreiben. Im zugehörigen Ampelsystem ist festgelegt, welche Schritte beim Auftreten von Mikroerdbeben einzuleiten sind. Diese Maßnahmen können bis zum Abstellen der Anlage reichen.
Wie funktioniert das seismische Monitoringsystem?
Beim seismischen Monitoringsystem handelt es sich um äußerst empfindliche Messeinrichtungen (Seismometer), die an der Erdoberfläche bzw. in Gebäudekellern oder auch in relativ flachen Bohrungen installiert werden. Mit entsprechender Anordnung der Geräte im Betrachtungsgebiet können seismische Ereignisse im Untergrund – auch in Echtzeit – lokalisiert werden. Die Anordnung der Seismometer orientiert sich dabei an verschiedenen Punkten. Wichtig ist zum einen die Lage zu den Bohrungen, aber auch die im Untergrund hydraulisch und thermisch beeinflusste Fläche. Deren Ausdehnung hängt unmittelbar von den Reservoireeigenschaften und der Pumpleistung ab und bewegt sich in der Größenordnung von wenigen Quadratkilometern (thermische Beeinflussung) bis zu 20 Quadratkilometer (hydraulischer Einfluss).
Die Geothermieanlage in Bruchsal wird seit nunmehr 10 Jahren mit einem seismischen Monitoring überwacht. Die Datenauswertung lag bisher in den Händen des Instituts für Angewandte Geowissenschaften am KIT, mittlerweile hat dies nach einem Update des Monitorings die DMT GmbH & Co. KG übernommen. Über die gesamte Zeit wurden keine seismischen Ereignisse im Zusammenhang mit dem Anlagenbetrieb gemessen. Gut erkennbar ist dagegen in den Messdaten Seismizität aus dem Schwerlastverkehr auf der Autobahn A5, aber etwa auch Sprengungen in nahegelegenen Steinbrüchen und Ähnliches.
Wie funktioniert das seismische Monitoringsystem? Wie wird der Lärmschutz in der Umgebung sichergestellt?
Wie alle gewerblichen Anlagen sind Geothermieanlagen grundsätzlich so zu errichten und zu betreiben, dass alle schädlichen Umwelteinwirkungen verhindert bzw. auf ein Mindestmaß eingeschränkt werden. Die Maßnahmen dafür sind in der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm, kurz TA Lärm, beschrieben. Lärmemissionen im Zuge der Bohrarbeiten sind analog zu anderen Baumaßnahmen in der Richtlinie für Baulärm (AV Baulärm) geregelt.
Um die öffentlichen Interessen zu wahren, ist bereits im Planungs- und Genehmigungsverfahren der zuständigen Behörde, hier das Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau, eine so genannte Immissionsprognose vorzulegen. Ihre Einhaltung wird während der Bohrarbeiten, aber auch im späteren Betrieb mit weiteren Messungen überprüft werden.
Grundsätzlich gilt aber auch: Geothermieanlagen zur Wärmeversorgung sind prozessbedingt und auch im Vergleich mit anderen gewerblichen Anlagen vergleichsweise leise. Wesentliche Anlagenteile befinden sich in entsprechend isolierten Gebäuden und vergleichsweise laute, große Kühlanlagen sind nicht notwendig.
Wie kann verhindert werden, dass bei den Arbeiten ungewollt Gase austreten?
Im Oberrheingraben können lokal und in unterschiedlichen geologischen Schichten verschiedene Gase vorhanden sein. In der Regel handelt es sich dabei im geothermischen Reservoirbereich um Kohlendioxid, dem Stickstoff und in Spuren auch die Edelgase Helium, Argon und Radon beigemengt sein können. In zumeist weniger tiefen geologischen Schichten ist das Vorkommen von Kohlenwasserstoffen bekannt, an denen die Gas- und Ölindustrie besonderes Interesse hat.
Beim Betreiben einer Geothermieanlage wird durch einen geschlossenen Betrieb der obertägigen Anlagen mit vollständiger Reinjektion des geförderten Wassers die Vermeidung von Gasaustritten in die Atmosphäre sichergestellt. Je nach Anlagendesign kann es aber während kurzer Zeiträume – ganz überwiegend beim Wiederanfahren eines geothermischen Heiz-/Kraftwerks etwa nach einer Revision – zur Dampfbildung kommen.
Bereits in der Planungsphase von Bohrungen und auch während des Anlagenbetriebs sind der zuständigen Behörde vorab alle Maßnahmen zum Umgang mit Gasen detailliert zu beschreiben und zur Genehmigung vorzulegen. Dies geschieht im Rahmen des soenannten Betriebsplanverfahrens. Die Einhaltung des Betriebsplans wird von den Behörden kontrolliert.
Von den oben genannten Gasen kommt Radon besondere Bedeutung zu. Es tritt an vielen Orten im Rheintal auf natürliche Weise aus. Radon lässt sich in der Luft mit entsprechenden Messgeräten nachweisen. Mit einem geeigneten Radon-Monitoring können die Bohrung und auch der spätere Betrieb einer Geothermieanlage sicher überwacht werden.
Fragen zum Bau und Betrieb der Anlage
Was passiert in der Projektphase „Bau und Betrieb der Anlage“?
In der Phase „Bau und Betrieb der Anlage“ wird nach erfolgreicher Herstellung der Tiefenbohrungen die übertägige Anlage errichtet. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um das Heizwerk, in dem während des Betriebs die Wärmeenergie des Thermalwassers über Wärmetauscher an den Heizwasserkreislauf übergeben wird.
Anschließend kann die Inbetriebnahme erfolgen. Auch hier findet eine kontinuierliche und detaillierte Überwachung von Anlagenparametern statt, um einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten. Aufgrund der hohen Thermalwassertemperaturen im Oberrheingraben wird eine thermische Leistung von ca. 30 MW pro Anlage erwartet.
Wie wird die Anlage betrieben?
Während der Betriebsphase wird Tiefenwasser über eine Förderbohrung an die Erdoberfläche transportiert. Das Tiefenwasser wird oberirdisch in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Mithilfe eines Wärmetauschers wird die Wärme des Tiefenwassers an ein Fernwärmenetz übertragen. Über dieses können somit angeschlossene Gebäude mit Geothermie-Wärme versorgt werden.
Das abgekühlte Wasser wird über eine weitere Bohrung wieder in den Untergrund zurückgespeist. Dort verteilt sich das Wasser und kann nach der Passage von heißem Gestein zu einem Teil erneut in der Förderbohrung zu Tage gefördert werden. Nach menschlichen Maßstäben ist die im Untergrund gespeicherte Wärme unerschöpflich.
Sind Schäden an Gebäuden und sonstiger Infrastruktur während des Baus und des Betriebs der Anlage zu befürchten und wer haftet dafür?
Schäden beim Betrieb von hydrothermalen Anlagen sind aus Landau bekannt. Hier ist ein Riss in einer angrenzenden Straße entstanden. Bei solchen Schäden gilt gemäß §120 BBergG grundsätzlich eine Beweislastumkehr. Dies bedeutet, dass der Aufsuchende bzw. Projektierer nachweisen muss, dass der Schaden nicht durch sein Vorhaben verursacht wurde.
Darüber hinaus sind - wie bei jedem anderen Energieprojekt auch - entsprechende Projektvorhaben zu versichern. Die Höhe der Versicherungspflicht wird hierbei vom Landesbergamt vorgegeben. Die GeoHardt GmbH wird sich grundsätzlich des besten am Markt verfügbaren Versicherungsschutzes bedienen und hat hierzu auch einen spezialisierten Makler beauftragt. Bei der Regulierung werden in jedem Fall Sachverständige eingesetzt. Darüber hinaus soll mit dem Versicherer auch ein Ombudsmannverfahren abgestimmt werden.
Werden seismische Aktivitäten auch während des Anlagenbetriebs überwacht?
Das seismische Monitoringsystem wir auch während des Betriebs der Anlage weiter die seismischen Aktivitäten überwachen. Im zugehörigen Ampelsystem ist festgelegt, welche Schritte beim Auftreten von Mikroerdbeben einzuleiten sind. Diese Maßnahmen können bis zum Abstellen der Anlage reichen.