Hydrothermales Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme

Erprobt. Sicher. Bewährt.

Um Erdwärme als regenerative Wärme- oder Energiequelle für die Bürger in der Region nutzen zu können, müssen wir an die im heißen Thermalwasser gespeicherte Energie gelangen. Im Oberrheingraben befinden sich große Mengen dieses heißen Wassers in Tiefen von rund 3.000 Metern. Die große Tiefe macht die Heißwasservorkommen so wertvoll, da die Wassertemperatur mit zunehmender Tiefe steigt. Für die Nutzung der Erdwärme gilt: Je höher die Thermalwassertemperatur ist, desto besser ist der Standort für die Gewinnung regenerativer Energien geeignet.

Das grundlegende Prinzip bei der Nutzung der Erdwärme bedeutet: Eine Bohrung ist unumgänglich. Bei unseren Projekten setzen wir dabei auf das sogenannte hydrothermale Verfahren. Die Technologie ist erprobt, sicher und bewährt sich seit 1994 im schweizerischen Riehen. 4.000 Haushalte werden seitdem mit regenerativ erzeugter Wärmeenergie versorgt. Die Nutzung von Erdwärme in Riehen mit dem hydrothermalen Verfahren ist eine echte Erfolgsgeschichte: Aufgrund der sicheren und nachhaltigen Wärmeversorgung ist deswegen eine weitere Anlage zurzeit in Planung.

Die Bohrung beim hydrothermalen Verfahren wird nur bis in die durchlässige thermalwasserführende Gesteinsschicht gebohrt. Wichtig: Spürbare Erdbewegungen an der Oberfläche werden durch die Bohrung nicht ausgelöst – weder während des Bohrvorgangs noch im Betrieb der Erdwärmeanlage. Entsprechende Projekte beginnen üblicherweise mit umfassenden Untersuchungen zum Aufbau der Erdschichten und mit der Suche nach den Thermalwasseradern. Fallen diese positiv aus, erfolgt eine Erkundungsbohrung, um die Thermalwasser führende Gesteinsschicht auf ihre spezifischen Eigenschaften zu überprüfen.

Insgesamt zwei Bohrungen werden benötigt, um Erdwärme nach dem hydrothermalen Verfahren zu nutzen. Über eine sogenannte Förderbohrung wird 100 bis 140 Grad Celsius heißes Thermalwasser aus der Tiefe nach oben gepumpt. Weil das heiße Wasser zur Erzeugung von Energie gefördert wird, nennt man diese Bohrung auch Produktionsbohrung. Oben angekommen, wird die Wärme des heißen Thermalwassers mithilfe eines Wärmetauschers in einen Heizwasserkreislauf übertragen. Anschließend wird das erwärmte Heizwasser über eine Wärmetransportleitung an die Haushalte weitergeleitet. In der Erdwärmeanlage wird das Thermalwasser im Anschluss an die Wärmeentnahme über die zweite Bohrung – die sogenannte Injektionsbohrung – wieder zurück in die Erde geleitet. Das abgekühlte Wasser gelangt so in eine ähnliche Tiefe, aber mit einigem Abstand zur Produktionsbohrung, sodass es sich erneut erwärmen kann.

Einblicke in die Errichtung einer Erdwärmeanlage

Der erforderliche Platz für eine Erdwärmeanlage an der Erdoberfläche ist gering. Die Baustelle zur Durchführung der Bohrung benötigt etwa die Größe von drei Fußballfeldern. Der Platz wird benötigt, um vorübergehend einen etwa 40 Meter hohen Bohrturm zu errichten. Mithilfe des Bohrturms wird der Bohrer in die Tiefe gebracht. Die Erkundungsbohrung hat einen Durchmesser von 40 Zentimetern – die Produktionsbohrung 100 Zentimeter. Die fertig installierte Erdwärmeanlage ist hinsichtlich des Platzbedarfs deutlich genügsamer und nimmt in etwa die Fläche einer kleinen Turnhalle ein – ja nach Anlagengröße sind das 3.000 bis 12.000 Quadratmeter.

Gute Beispiele, z.B. der Eernwärme Grünwald, dass sich Erdwärmeanlagen in der baulichen Gestaltung des Anlagengebäudes harmonisch ins Landschaftsbild einfügen. Das gilt bei unserer Anlageform im Besonderen, weil sie nur Wärme produziert und keinen Schornsteine braucht. Abgase werden auch nicht produziert, da die Energieerzeugung vollständig auf regenerative Weise erfolgt. Herzstück des „Wärmekraftwerks“ sind Wärmeübertrager. Diese Geräte dienen dazu, die Wärme aus dem Thermalwasser zu gewinnen und die erzeugte Wärme ins Fernwärmenetz zu leiten. Außerhalb des Gebäudes erzeugt dieser Prozess keine störenden Geräusche. Lärmemissionen durch den Betrieb einer Erdwärmeanlage entstehen somit nicht.

Vorübergehende Lärmbeeinträchtigungen können allerdings während der Bauphase entstehen. Die Montage des Bohrturms, die Bohrarbeiten oder der Abtransport des Gesteins aus dem Bohrloch gehen leider nicht vollkommen geräuschlos vonstatten. Außergewöhnliche Lärmbelastungen sind jedoch nicht zu erwarten. Alle entsprechenden Richtlinien werden auch in der Bauphase eingehalten. Vor Beginn der Bauarbeiten informieren wir Anwohner persönlich im direkten Gespräch über die Einzelheiten.

Sicherheit als zentrales Anliegen

Das von uns angewendete hydrothermale Verfahren ist sicher und in der Praxis bewährt. Dass dies so ist, liegt zum einen am beschriebenen hydrothermalen Verfahren und zum anderen an der Ausführung der Arbeiten. So wird die Bohrung selbst mit verschiedenen Mitteln gesichert. Dies erfolgt zum Beispiel mithilfe drei ineinander liegender dickwandiger Stahlrohre, die wie eine Teleskopstange im Bohrloch versenkt werden. Zur Sicherheit werden die Zwischenräume in einem aufwendigen Verfahren mit Zement abgedichtet, sodass Wasser weder eindringen noch austreten kann. Jeder Schritt wird von der Landesbergbaubehörde überwacht und freigegeben.

Grundwassermessstellen und im Bohrkopf eingelassene Sensoren melden selbst kleinste Veränderungen. Maßnahmen wie diese schützen auch das oberflächennahe Grundwasser – während des Bohrvorgangs und im Betrieb der Erdwärmeanlage. Ergänzend dazu melden seismische Messstellen im Umfeld der Anlage etwaige Erdbewegungen und natürliche Erdbeben – und zwar in so frühen Stadien, dass diese an der Erdoberfläche gar nicht spürbar sind. So kann der Betrieb der Anlage jederzeit angepasst werden. Das hydrothermale Verfahren unterscheidet sich damit wesentlich von anderen Verfahren, wie etwa der oberflächennahen Bohrung in Staufen oder dem Hot-Dry-Rock Verfahren in Basel.

Hydrothermales Verfahren – Eure Fragen

Es gibt eine ganz einfache Definition – und die richtet sich nach der Tiefe. Ab mindestens 400 Meter Tiefe und tiefer sprechen wir von Tiefenerdwärme, aber meist ist es sinnvoller, die Erdwärme in einer Tiefe von wenigen tausend Metern anzuzapfen. Je nach Region kann es dort weit über 100 Grad Celsius heiß werden.

Mehr zur Technologie erfahren

Gar keine. Da keine Verbrennung stattfindet, werden keine Abgase freigesetzt, außerdem ist die Wärmegewinnung ein physikalischer und kein chemischer Prozess. Moderne Erdwärmesysteme bilden geschlossene Kreisläufe, aus denen keine Schadstoffe austreten. In den Erdwärmesonden werden zum Teil Stoffe wie Glykol als Gefrierschutzmittel eingesetzt, aber das ist unbedenklich. In der Wärmepumpe selbst, die sich an der Oberfläche befindet, werden chemische Stoffe verwendet. Daher sind Wärmepumpen zur Sicherheit mit einem Schutz vor Lecks ausgestattet.