Projektphasen

Die Realisierung eines Geothermie-Projektes kann man in drei Phasen unterteilen:

Entwicklung des Geothermie-Projekts

Ziel der Projektentwicklungsphase ist es, ein mögliches Geothermie-Projekt zu definieren und den Bau der Geothermie-Anlage im Detail vorzubereiten. Dabei folgt man einem klar definierten Arbeitsprogram, das auch mit dem zuständigen Bergamt abgestimmt sein muss.  

Die Kernfrage während der Entwicklungsphase lautet: Ist ein Geothermie-Projekt technisch, rechtlich, und wirtschaftlich möglich und sinnvoll? Die Antwort wird dabei während der Entwicklungsphase schrittweise immer detaillierter.

Erneuerbare Energien sind am effektivsten, wenn die örtliche Lage der Anlage passt: Solaranlagen brauchen Sonne, freie Flächen sind gut geeignet. Windräder benötigen starken Wind, etwa auf einem Berg. Geothermie ist darauf angewiesen, dass im Erdinneren hohe Temperaturen und geothermische Flüssigkeiten vorhanden sind, die man über eine Bohrung erschließen kann. Universitäten und andere Forschungseinrichtungen haben viele Daten erhoben, die für eine erste Bewertung eine gute Grundlage bieten.

Sobald man erste Erkenntnisse hat, dass eine Geothermie-Anlage möglich wäre, beginnt der Dialog mit der Bevölkerung, den Gemeindevertretern und den zuständigen Behörden. Die Beteiligung ist wesentlich, damit die Geothermie-Anlage so geplant wird, dass sie für alle Beteiligten zum Erfolg wird.

Wenn die grundsätzlichen Voraussetzungen gegeben sind, werden seismische Studien erhoben, zunächst als 2D Seismik, um das Gebiet zu verstehen, später als sogenannte 3D Seismik. Mithilfe einer seismischen Studie wird die Beschaffenheit eines Gebiets unterhalb der Erdoberfläche bis zu einer Tiefe von mehreren Kilometern erforscht.

2D und 3D Studien sind etablierte und erprobte wissenschaftliche Methoden. Deutschland ist in vielen Regionen mit 2D Seismik Studien sehr gut abgedeckt, so dass nicht immer neue Daten erhoben werden müssen. Die Durchführung einer neuen seismischen Studie wird durch das Bergamt genehmigt und überwacht, unter Beteiligung der Gemeinden.

Grundwasserproben werden aus Brunnen und Grundwassermessstellen entnommen und auf das Vorhandensein von Tiefenwässer hin untersucht.

Zum Abschluss der Entwicklungsphase wird das Projekt so detailliert, dass es in der nächsten Phase umgesetzt werden kann. Dazu gehört der genaue Standort der Anlage. Selbstverständlich sind hier die umweltrechtlichen Vorgaben zu beachten wie Naturschutz-, Vogelschutz- oder Wasserschutzgebiete. Typische Standorte sind im Gewerbegebiet oder etwas außerhalb von Siedlungen. Für die Abnahme von Wärme ist die Nähe zu einem Wärmenetz, einer Siedlung, oder einem gewerblichen Abnehmer von Vorteil. Formaler Abschluss der Projektentwicklungsphase sind die Genehmigungen der Behörden, insbesondere des Bergamts und der Baubehörde, die wiederum andere Behörden, insbesondere Umweltschutzbehörden, in die Genehmigung einbinden.

Die Messgeräte für Seismizität, die in ähnlicher Form auch für die 3D Messungen des Untergrundes eingesetzt werden, sind so empfindlich, dass eine großflächige Messkampagne in Bayern für mehrere Tage unterbrochen werden musste. Das alle 2 Jahre stattfindende Ochsenrennen verfälschte die Messwerte erheblich. Die Erschütterungen waren Kilometerweit messbar und entsprachen in etwa einem Erdbeben der Lokalmagnitude 2 in etwa 4.000m Tiefe.

Bau der Geothermie-Anlage

Der Bau der Geothermie-Anlage beginnt mit der Errichtung des Bohrplatzes mit Zufahrt und Versorgungsleitungen für Strom, Wasser, Abwasser und Kommunikation.

Parallel dazu werden seismische Messstationen eingerichtet. Sie sorgen dafür, dass während der Bohrung jede auch noch so kleine seismische Aktivität erfasst wird. Was viele nicht wissen: Jedes Jahr gibt es allein im oberen Rheingraben mehr als 2000 (!) seismische Aktivitäten. Die Bohrung kann seismische Aktivitäten verursachen, die jedoch typischerweise unter denen liegen, die jedes Jahr auf natürliche Art und Weise passieren.

Während der Bohrung selbst wird Tag und Nacht gearbeitet. Spezialisten von über 10 verschiedenen Firmen sind in der Regel vor Ort, überwacht vom „Toolpusher“, dem Bohrmeister. Eine Bohrung dauert etwa 6-8 Wochen. Täglich werden 50-100 m gebohrt.

Am Ende wird die Bohrung etwa eine Woche lang getestet, bei Erfolg spricht man von einer „fündigen Bohrung“, das heißt, aus dem Bohrloch kann man ausreichend heißes Wasser für den Betrieb der Anlage gewinnen. Fündige Bohrungen werden gefeiert, sie markieren den vielleicht wichtigsten Punkt der gesamten Entwicklung eines Geothermieprojektes.

Häufig ist die erste Bohrung zwar „fündig“ aber Temperatur oder Menge des heißen Wassers muss verbessert werden. Hierzu werden dann sogenannte „Sidetracks“ gebohrt, letztlich eine zweite Bohrung, die in einer Tiefe von etwa 2 km aus der bestehenden Bohrung abzweigt. Es entsteht eine Gabel-Bohrung mit zwei Fördersträngen.

In der hydrothermalen Geothermie ist es entscheidend, dass die geothermischen Ressource, das Wasser, wieder in das gleiche Reservoir im Erdinneren geleitet wird. Das macht Geothermie zu einer erneuerbaren Energie. Hierzu wird noch ein zweites Bohrloch erstellt, mit unterirdischem Abstand zum ersten Bohrloch. Später wird eine Bohrung die Produktionsbohrung sein, die andere die Injektionsbohrung. Wichtig ist, dass der Kreislauf geschlossen ist: Was auch immer aus der Produktionsbohrung an die Erdoberfläche kommt, wird über die Injektionsbohrung wieder in das Erdinnere geleitet.

Wenn beide Bohrungen erfolgreich abgeschlossen sind, in der Geothermie „abgeteuft“, kann das Kraft- oder Wärmeheizwerk gebaut werden.

Betrieb der Geothermie-Anlage

Wie praktisch alle größeren Energie-Erzeugungsanlagen wird auch eine Geothermie-Anlage üblicherweise über einen Zeitraum von ein bis zwei Jahren allmählich in Betrieb genommen. In dieser Zeit werden die Abläufe verfeinert und die Nachhaltigkeit wird ständig überwacht. Geothermie-Anlagen können nach menschlichem Ermessen ewig laufen, die entnommene Wärmemenge ist sehr gering und wird über geothermischen Ressourcen langsam wieder ersetzt. Die erste kommerzielle Geothermie-Anlage wurde 1914 in Betrieb genommen – und läuft immer noch. Ebenso wie schon die Römer die heißen Quellen in Wiesbaden und in Rastatt zu schätzen wussten.