Geothermie
Geothermie bietet als regenerative und grundlastfähige Energiequelle sowohl das Potenzial zur Wärme- sowie zur Stromerzeugung. Die mit zunehmender Tiefe steigende Gebirgstemperatur resultiert aus der während der Erdentstehung gebildeten Akkretionswärme sowie durch den kontinuierlichen Zerfall natürlicher Radionuklide. Die Zunahme der Gebirgstemperatur lässt sich durch den sogenannten geothermischen Gradienten ausdrücken und beträgt im Norddeutschen Becken ca. 3 K/100 m.
Grundsätzlich lassen sich geothermische Anwendungen anhand der geplanten Tiefe in (I) Oberflächennahe Geothermie und (II) Tiefe Geothermie unterscheiden. Von Oberflächennahen Systeme spricht man bis Tiefen von 400 m während die Tiefe Geothermie ab 400 m beginnt.
Weiterhin lassen sich geothermische Anwendungen anhand ihrer Bauart bzw. Gebirgsanbindung klassifizieren. Als Geschlossene Systeme bezeichnet man geothermische Anwendungen, die einen geschlossen Fluidkreislauf besitzen und keine Grund- bzw. Thermalwasserförderung zur Wärmegewinnung benötigen. Hauptanwendung finden diese Systeme z.B. als Erdwärmesonden in der Oberflächennahen Geothermie. Jedoch sind auch Tiefe Erdwärmesonden möglich.
Offene Systeme nutzen die natürlichen Thermalwässer direkt, indem diese gefördert und nach dem Prozess des Wärmetauschens wieder reinjiziert werden. Offene Systeme finden überwiegend in der Tiefen Geothermie ihre Anwendung und lassen sich in (I) Hydrothermale Systeme und (II) Petrothermale Systeme unterteilen. Diese Untergliederung basiert auf den natürlichen Reservoireigenschaften. Hydrothermale Systeme nutzen das in natürlichen Poren- und Kluftgrundwasserleitern fließende Thermalwasser. Petrothermale Systeme zielen auf hydraulisch dichte Gesteinsschichten (z.B. kristallines Grundgebirge) ab, in dem ingenieurtechnisch ein künstlicher Kluftwärmetauscher erzeugt wird.
Darüber hinaus gibt es Sondernutzungsformen wie saisonale Wärmespeicher oder geothermische Anwendungen in Berg- oder Tunnelbauwerken.
Geothermie bietet als regenerative und grundlastfähige Energiequelle sowohl das Potenzial zur Wärme- sowie zur Stromerzeugung. Die mit zunehmender Tiefe steigende Gebirgstemperatur resultiert aus der während der Erdentstehung gebildeten Akkretionswärme sowie durch den kontinuierlichen Zerfall natürlicher Radionuklide. Die Zunahme der Gebirgstemperatur lässt sich durch den sogenannten geothermischen Gradienten ausdrücken und beträgt im Norddeutschen Becken ca. 3 K/100 m.
Grundsätzlich lassen sich geothermische Anwendungen anhand der geplanten Tiefe in (I) Oberflächennahe Geothermie und (II) Tiefe Geothermie unterscheiden. Von Oberflächennahen Systeme spricht man bis Tiefen von 400 m während die Tiefe Geothermie ab 400 m beginnt.
Weiterhin lassen sich geothermische Anwendungen anhand ihrer Bauart bzw. Gebirgsanbindung klassifizieren. Als Geschlossene Systeme bezeichnet man geothermische Anwendungen, die einen geschlossen Fluidkreislauf besitzen und keine Grund- bzw. Thermalwasserförderung zur Wärmegewinnung benötigen. Hauptanwendung finden diese Systeme z.B. als Erdwärmesonden in der Oberflächennahen Geothermie. Jedoch sind auch Tiefe Erdwärmesonden möglich.
Offene Systeme nutzen die natürlichen Thermalwässer direkt, indem diese gefördert und nach dem Prozess des Wärmetauschens wieder reinjiziert werden. Offene Systeme finden überwiegend in der Tiefen Geothermie ihre Anwendung und lassen sich in (I) Hydrothermale Systeme und (II) Petrothermale Systeme unterteilen. Diese Untergliederung basiert auf den natürlichen Reservoireigenschaften. Hydrothermale Systeme nutzen das in natürlichen Poren- und Kluftgrundwasserleitern fließende Thermalwasser. Petrothermale Systeme zielen auf hydraulisch dichte Gesteinsschichten (z.B. kristallines Grundgebirge) ab, in dem ingenieurtechnisch ein künstlicher Kluftwärmetauscher erzeugt wird.
Darüber hinaus gibt es Sondernutzungsformen wie saisonale Wärmespeicher oder geothermische Anwendungen in Berg- oder Tunnelbauwerken.
Aufnahme von Bohranzeigen und Verarbeitung der Bohrergebnisse
Wird eine Bohrung im Bereich oberflächennaher Geothermie geplant, so muss hierfür vorab eine Wasserrechtliche Erlaubnis bei der dem Landkreis entsprechenden Unteren Wasserbehörde (uWB) eingeholt werden. Zudem muss die Bohrung dem LBGR nach Geologiedatengesetz und ab 100 m Teufe nach Bundesberggesetz angezeigt werden. Hierfür wird seit 2022 ein Online-Portal für ein schnelles und einfacheres Anzeigeverfahren zur Verfügung gestellt (https://bohranzeige-brandenburg.de/).
Allein in der ersten Hälfte des Jahres 2023 wurden 2354 Bohrungen angezeigt (s. Abb. 1). In der unten aufgeführten Statistik (s. Abb. 2) ist deutlich zu sehen, dass 954 dieser Bohrungen zu geothermischen Zwecken angezeigt wurden. Davon entfallen 68 Bohrungen auf tiefere Vorhaben über 100 m Teufe, die im Zuständigkeitsbereich des LBGR weiteren zulassungsrelevanten Prüfungen unterliegen. Besonders in den letzten Jahren unterliegt die Anzahl der Anzeigen von Geothermiebohrungen tiefer 100 m einem stetigen Wachstum.
Von den restlichen angezeigten Bohrungen für die erste Jahreshälfte von 2023 entfallen 888 auf ingenieurgeologische sowie 580 auf hydrogeologische Bohrungen (Gartenbrunnen, Grundwassermessstellen, etc.).
Durch die Statistik der Anzeigeverfahren wird lediglich erfasst, wie viele Bohrungen angezeigt werden. Erst nach Übermittlung geologischer Ergebnisse oder Informationen zu den entsprechenden Genehmigungen der uWBs oder andere zulassungsberechtigen Behörden können Aussagen dazu getroffen werden, ob die Vorhaben tatsächlich durchgeführt und in Betrieb genommen wurden. Das LBGR veröffentlicht nach Bergrecht zugelassene Vorhaben im Geoportal des LBGR.
Wird eine Bohrung im Bereich oberflächennaher Geothermie geplant, so muss hierfür vorab eine Wasserrechtliche Erlaubnis bei der dem Landkreis entsprechenden Unteren Wasserbehörde (uWB) eingeholt werden. Zudem muss die Bohrung dem LBGR nach Geologiedatengesetz und ab 100 m Teufe nach Bundesberggesetz angezeigt werden. Hierfür wird seit 2022 ein Online-Portal für ein schnelles und einfacheres Anzeigeverfahren zur Verfügung gestellt (https://bohranzeige-brandenburg.de/).
Allein in der ersten Hälfte des Jahres 2023 wurden 2354 Bohrungen angezeigt (s. Abb. 1). In der unten aufgeführten Statistik (s. Abb. 2) ist deutlich zu sehen, dass 954 dieser Bohrungen zu geothermischen Zwecken angezeigt wurden. Davon entfallen 68 Bohrungen auf tiefere Vorhaben über 100 m Teufe, die im Zuständigkeitsbereich des LBGR weiteren zulassungsrelevanten Prüfungen unterliegen. Besonders in den letzten Jahren unterliegt die Anzahl der Anzeigen von Geothermiebohrungen tiefer 100 m einem stetigen Wachstum.
Von den restlichen angezeigten Bohrungen für die erste Jahreshälfte von 2023 entfallen 888 auf ingenieurgeologische sowie 580 auf hydrogeologische Bohrungen (Gartenbrunnen, Grundwassermessstellen, etc.).
Durch die Statistik der Anzeigeverfahren wird lediglich erfasst, wie viele Bohrungen angezeigt werden. Erst nach Übermittlung geologischer Ergebnisse oder Informationen zu den entsprechenden Genehmigungen der uWBs oder andere zulassungsberechtigen Behörden können Aussagen dazu getroffen werden, ob die Vorhaben tatsächlich durchgeführt und in Betrieb genommen wurden. Das LBGR veröffentlicht nach Bergrecht zugelassene Vorhaben im Geoportal des LBGR.
Abbildung 1: Angezeigte Bohrungen aus dem ersten Halbjahr 2023.
Abbildung 1: Angezeigte Bohrungen aus dem ersten Halbjahr 2023.
Abbildung 2: Angezeigte Geothermiebohrungen, aufgeschlüsselt nach der im BBergG definierten 100 m Bohrtiefengrenze für das erste Halbjahr 2023.
Abbildung 2: Angezeigte Geothermiebohrungen, aufgeschlüsselt nach der im BBergG definierten 100 m Bohrtiefengrenze für das erste Halbjahr 2023.
Während des Bohrvorgangs werden i.d.R. Schichtenverzeichnisse erstellt und sowie bei tieferen Bohrvorhaben bohrlochgeophysikalische Untersuchungen durchgeführt.
Wird z. B. ein großes Erdwärmesondenfeld geplant, werden oftmals vorab Geothermal Respose Tests (GRT) während und nach der Bohrung durchgeführt, womit die Bohrteufe sowie die Sondenanzahl in Abhängigkeit des Gesamtwärmebedarfs berechnet werden kann.
Nach Erhalt der Untersuchungsergebnisse werden diese in unsere eigens dafür entwickelte Datenbank aufgenommen und verarbeitet. Ein Ergebnis ist die auf der Abbildung 3 dargestellte Karte, die alle Geothermiebohrungen der letzten Jahre zeigt. In unserem Geoportal stehen z. B. die Bohrpunktkarte Brandenburg und weitere Karten zur Verfügung, die mit Hilfe dieser Ergebnisse erstellt wurden und der Öffentlichkeit zur Verrfügung stehen.
Während des Bohrvorgangs werden i.d.R. Schichtenverzeichnisse erstellt und sowie bei tieferen Bohrvorhaben bohrlochgeophysikalische Untersuchungen durchgeführt.
Wird z. B. ein großes Erdwärmesondenfeld geplant, werden oftmals vorab Geothermal Respose Tests (GRT) während und nach der Bohrung durchgeführt, womit die Bohrteufe sowie die Sondenanzahl in Abhängigkeit des Gesamtwärmebedarfs berechnet werden kann.
Nach Erhalt der Untersuchungsergebnisse werden diese in unsere eigens dafür entwickelte Datenbank aufgenommen und verarbeitet. Ein Ergebnis ist die auf der Abbildung 3 dargestellte Karte, die alle Geothermiebohrungen der letzten Jahre zeigt. In unserem Geoportal stehen z. B. die Bohrpunktkarte Brandenburg und weitere Karten zur Verfügung, die mit Hilfe dieser Ergebnisse erstellt wurden und der Öffentlichkeit zur Verrfügung stehen.
Abbildung 3: Abgeschlossene Geothermiebohrungen, die in die Datenbank aufgenommen wurden. Die Anzahl der für 2021 aufgenommenen Bohrungen ist noch nicht endgültig und wird fortlaufend ergänzt.
Abbildung 3: Abgeschlossene Geothermiebohrungen, die in die Datenbank aufgenommen wurden. Die Anzahl der für 2021 aufgenommenen Bohrungen ist noch nicht endgültig und wird fortlaufend ergänzt.
FAQ
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1. Wie sieht eine Erdwärmesonde (EWS) aus und wie funktioniert sie in Verbindung mit einer Wärmepumpe?
Diese und ähnliche Fragen zu geothermischen Nutzungen verschiedener Tiefen beantwortet landespezifisch und in Kurzform der „Leitfaden Nutzung von Erdwärme in Brandenburg“ aus 2009:
Diese und ähnliche Fragen zu geothermischen Nutzungen verschiedener Tiefen beantwortet landespezifisch und in Kurzform der „Leitfaden Nutzung von Erdwärme in Brandenburg“ aus 2009:
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2. Welche Aufgabe nimmt der Geologische Dienst im LBGR Brandenburg bei Erdwärmenutzungen wahr?
Der Geologische Dienst berät die Wasserbehörden des Landes Brandenburg bei der Beurteilung des geologischen Untergrundes.
Er bewertet geologische Daten als geothermische Parameter mit den Schwerpunkten
-Bodengeothermie,
-oberflächennahe Geothermie,
-Tiefengeothermie
und stellt diese in Form von Karten oder als Abfrage in einem webbasierten Portal zur Verfügung.
Konzepte, Machbarkeitsstudien, Gutachten oder ähnliches für die reale Umsetzung liegen nicht im Zuständigkeits- und Verantwortungsbereich des Geologischen Dienstes.
Der Geologische Dienst berät die Wasserbehörden des Landes Brandenburg bei der Beurteilung des geologischen Untergrundes.
Er bewertet geologische Daten als geothermische Parameter mit den Schwerpunkten
-Bodengeothermie,
-oberflächennahe Geothermie,
-Tiefengeothermie
und stellt diese in Form von Karten oder als Abfrage in einem webbasierten Portal zur Verfügung.
Konzepte, Machbarkeitsstudien, Gutachten oder ähnliches für die reale Umsetzung liegen nicht im Zuständigkeits- und Verantwortungsbereich des Geologischen Dienstes.
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3. Welche Aufgabe nimmt das Bergamt im LBGR Brandenburg bei Erdwärmenutzungen wahr?
Das LBGR entscheidet über eine Betriebsplanpflicht (Genehmigungsverfahren und Erfüllung der Anforderungen gemäß Bundesberggesetz) bei Bohrungen tiefer 100 m:
- Bei Befreiung von der Betriebsplanpflicht übergibt das LBGR das Genehmigungsverfahren an die zuständige untere Wasserbehörde (uWB).
- Bei Betriebsplanpflicht berät das Bergamt zum Berechtsamswesen (Aufsuchung und Gewinnung bzw. Erlaubnis und Bewilligung) und Bohrlochbergbau (Betriebspläne).
Das LBGR entscheidet über eine Betriebsplanpflicht (Genehmigungsverfahren und Erfüllung der Anforderungen gemäß Bundesberggesetz) bei Bohrungen tiefer 100 m:
- Bei Befreiung von der Betriebsplanpflicht übergibt das LBGR das Genehmigungsverfahren an die zuständige untere Wasserbehörde (uWB).
- Bei Betriebsplanpflicht berät das Bergamt zum Berechtsamswesen (Aufsuchung und Gewinnung bzw. Erlaubnis und Bewilligung) und Bohrlochbergbau (Betriebspläne).
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4. Darf ich an meinem Standort eine EWS-Anlage errichten?
Einen Verweis auf Ausschlussgebiete bei der Errichtung von Erdwärmesonden in Schutzzonen und Gebieten mit Altbergbau findet sich unter:
https://geo.brandenburg.de/?page=Geothermieportal-
Verschiedene Genehmigungswege bei Bohrtiefen größer oder kleiner 100 m sind hier zusammengefasst:
https://maisred.lvnbb.de/sixcms/media.php/21/MerkblattGeothermie_GeologieGenehmigungen_Aug2023.pdf
Einen Verweis auf Ausschlussgebiete bei der Errichtung von Erdwärmesonden in Schutzzonen und Gebieten mit Altbergbau findet sich unter:
https://geo.brandenburg.de/?page=Geothermieportal-
Verschiedene Genehmigungswege bei Bohrtiefen größer oder kleiner 100 m sind hier zusammengefasst:
https://maisred.lvnbb.de/sixcms/media.php/21/MerkblattGeothermie_GeologieGenehmigungen_Aug2023.pdf
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5. Wo und wie stelle ich den Antrag auf Erlaubnis?
Genehmigungsbehörde bei Oberflächennaher Geothermie und Befreiung von Betriebsplanpflicht ist die Untere Wasserbehörde des jeweiligen Landkreises.
Ein Link für die Behördenanfrage bzgl. uWB ist im Geothermieportal Brandenburg im Anschluss an die Standortabfrage gesetzt:
Genehmigungsbehörde bei Oberflächennaher Geothermie und Befreiung von Betriebsplanpflicht ist die Untere Wasserbehörde des jeweiligen Landkreises.
Ein Link für die Behördenanfrage bzgl. uWB ist im Geothermieportal Brandenburg im Anschluss an die Standortabfrage gesetzt:
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6. Wo finde ich Informationen zur geologischen und hydrogeologischen Situation?
Einen ersten Einblick zum Schichtenaufbau am Standort vermitteln hydrogeologische Profilschnitte und grundwasserleiterbezogene Karten in:
https://geo.brandenburg.de/?page=Hydrogeologische-Karten
Auskunft zu Grundwasserständen erteilt die Auskunftsplattform Wasser des Landesumweltamtes:
Einen ersten Einblick zum Schichtenaufbau am Standort vermitteln hydrogeologische Profilschnitte und grundwasserleiterbezogene Karten in:
https://geo.brandenburg.de/?page=Hydrogeologische-Karten
Auskunft zu Grundwasserständen erteilt die Auskunftsplattform Wasser des Landesumweltamtes:
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7. Mein Standort befindet sich in der Nähe einer Bohrung, in der bereits artesisch gespannte Grundwasser (GW)-Verhältnisse angetroffen wurden.
Artesisch gespannte Grundwasserverhältnisse bergen für Bohrarbeiten ein gewisses Risiko, stellen jedoch keinen Versagensgrund dar. In: https://geo.brandenburg.de/?page=Hydrogeologische-Karten
sind alle Standorte in Brandenburg aufgeführt, an denen artesisch gespanntes Grundwasser angetroffen wurde (mit Angabe der Steighöhen und Tiefe des betreffenden Grundwasserleiters).
Artesisch gespannte Grundwasserverhältnisse bergen für Bohrarbeiten ein gewisses Risiko, stellen jedoch keinen Versagensgrund dar. In: https://geo.brandenburg.de/?page=Hydrogeologische-Karten
sind alle Standorte in Brandenburg aufgeführt, an denen artesisch gespanntes Grundwasser angetroffen wurde (mit Angabe der Steighöhen und Tiefe des betreffenden Grundwasserleiters).
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8. Wer ermittelt Anzahl und Tiefe der erforderlichen EWS?
Da die Dimensionierung einer geothermischen Anlage eine sehr komplexe Aufgabe ist, empfehlen wir dafür Fachplaner heranzuziehen.
Da die Dimensionierung einer geothermischen Anlage eine sehr komplexe Aufgabe ist, empfehlen wir dafür Fachplaner heranzuziehen.