Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Verbandsmitglieder, Dabei verdrängen wir Staufen nicht. Für die Bürger muss

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3 Editorial Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Verbandsmitglieder, auch an dieser Stelle erlaube ich mir, mich Ihnen als neuer Präsident des GtV Bundesverband Geothermie vorzustellen. Die Erdwärme ist eine faszinierende Energiequelle und die Bundesregierung zählt fest auf den Ausbau der Geothermie. In der Leitstudie 2008 Weiterentwicklung der Ausbaustrategie Erneuerbarer Energien ist der Geothermieanteil an den Erneuerbaren Energien für Wärme/Strom in 2020 auf 10,75/1,0 % in 2030 auf 19,8/2,1 % und in 2050 auf 30/7,6 % veranschlagt. Die Verkaufszahlen für Wärmepumpen im Jahr 2008 zeigen den Erfolgskurs der oberflächennahen Geothermie. Waren es im Jahr Neuanlagen, steigerte sich die Zahl im Jahr 2008 auf neue oberflächennahe Geothermiesysteme und damit allein gegenüber 2007 um 28,5 %. Die tiefe Geothermie arbeitet intensiv an neuen Projekten. Im Zuge der Konkretisierung des Marktanreizprogramms konnte jüngst ein neues Kreditprogramm vorgestellt werden. Das Bundesumweltministerium, die KfW-Bankengruppe und die Münchener Rück stellen ab Ende Februar gemeinsam 60 Mio. zur Finanzierung von geothermischen Tiefbohrungen zur Verfügung. Damit können insbesondere die sogenannten Fündigkeitsrisiken verringert werden, die bekanntlich bisher ein großes Investitionshemmnis für Tiefen Geothermie-Projekte darstellen. Auftrieb gibt unserer Branche auch eine vor kurzem veröffentlichte Forsa-Blitz-Umfrage: Von den befragten 502 Haus- und Wohnungseigentümern gab jeder Fünfte an, bereits Besitzer einer Wärmepumpe, Solarthermie- oder Holzpelletsheizung zu sein, und ein weiteres Fünftel der Befragten der Umfrage im Auftrag der Kampagne Unendlich viel Energie plant in den nächsten fünf Jahren den Kauf einer regenerativen Heizungsanlage. Hier werden die Vorteile von Geothermieanlagen zu unterstreichen sein. Dabei verdrängen wir Staufen nicht. Für die Bürger muss es im höchsten Maße beunruhigend sein zu sehen, wie der Untergrund quillt und ihre Häuser Risse bekommen. Wir hoffen sehr, dass die anstehende Erkundungsbohrung mehr Aufschluss zum Ursachenzusammenhang gibt. Einen Bohrstopp in Baden-Württemberg gibt es übrigens nicht. Vorsichtshalber wurden für eine Fläche von ca. 15 % des Landes erhöhte Sicherheitsanforderungen im Zuge von Erdwärmebohrungen empfohlen. Bohren muss geplant und gekonnt sein. Der GtV BV setzt sich deshalb für eine Verbreiterung von Zertifizierungen und andere Maßnahmen zur Qualitätssicherung ein. Sie lesen in der neuen Ausgabe der Geothermischen Energie wichtige Beiträge zur Weiterentwicklung der oberflächennahen Geothermie. Außerdem werden die Bestimmungen des neuen Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vorgestellt, soweit sie den Einsatz von Geothermie betreffen.auch die Tiefe Geothermie ist mit interessanten Themen vertreten: Beim GeoZentrum in Hannover ist ein neues Messfahrzeug im Einsatz. Und im Ostafrikanischen Rift kommt die Geothermie in Bewegung. Darüber informiert ein Beitrag aus der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Viel Spaß bei der Lektüre unserer neugestalteten Geothermischen Energie Hartmut Gaßner Präsident, GtV - Bundesverband Geothermie IMPRESSUM: Geothermische Energie - Mitteilungsblatt der Geothermischen Vereinigung - Bundesverband Geothermie e.v. / GtV-BV, Gartenstr. 36, Geeste, Tel.: , Fax: , Jahrgang, Heft Nr. 61, März 2009, ISSN , Auflage REDAKTION UND SATZ: MEDIAfrac, Gartenstr. 36, Geeste ANZEIGEN: Oliver Joswig, GtV-Service GmbH, Gartenstr. 36, Geeste, Tel.: , DRUCK: Offset Feege, An der Schaftrift 22, Meppen, Tel.: , Fax: Bezugsbedingungen: Der Bezug der "Geothermischen Energie" ist kostenlos für - Mitglieder des GtV-BV (Geothermische Vereinigung - Bundesverband Geothermie e.v.), - Fachbehörden, Bibliotheken, Fachhochschul- und Hochschulinstitute (Nachweis erbeten) Abo-Preis für vier Ausgaben: EUR Das Abonnement kann jederzeit schriftlich gekündigt werden und läuft nach erfolgter Kündigung mit Auslieferung des 4. Heftes aus. Ansonsten verlängert sich das Abo automatisch um weitere 4 Ausgaben. 3

4 GtE Nr. 61 1/2009 Inhalt Querschnitt 6 EEWärmeG - Verpflichtung zur Wärmegewinnung aus Erneuerbaren Energien Foto: GEOZENTRUM Hannover 8 Die Brussels Declaration Nordrhein-Westfalen richtet ein Großforschungszentrum für Geothermie ein Tiefe Geothermie 12 Die regionale Geothermie Inititative: die African Rift Geothermal Facility Messfahrzeug für geothermische Bohrlochmessungen Foto: Vaillant geosysteme 14 LIAG: Erfolgreiche Synergie von Wissenschaft und Wirtschaft Oberflächennahe Geothermie 20 GeoJetting - Entwicklung und Betrieb der Höchstdruckwasserstrahl Bohrtechnik 24 Saisonale Erdsonden-Wärmespeicher in Crailsheim Teil 2 GeoJetting-Bohrkopf für 1000 bar Hochdruckwasserstrahl. Foto: Geothermie NRW 03 Editorial 29 Patricius Plakette: John W. Lund und Ehrung für junge Wissenschaftler: Sebastian Homuth NRW-GeoTechnikum, Geoforschungszentrum Geothermie 30 Biberacher Geothermietag IGA Worldbank Workshop Istanbul Februar 2009 Foto: solites 34 Termine und Veranstaltungen 36 GtV-INTERN Neue Geschäftsführerin in der Bundesgeschäftsstelle 38 Service: RENIXX World Horizontalverrohrung in Crailsheim 4

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6 Querschnitt EEWärmeG Verpflichtung zur Wärmegewinnung aus Erneuerbaren Energien Von RA Hartmut Gaßner, Georg Bucholz u. Peter Neusüß Hartmut Gaßner (Foto), Georg Buchholz und Peter Neusüß sind Rechtsanwälte bei GGSC Das neue Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) verpflichtet Gebäudeeigentümer zur anteiligen Nutzung von erneuerbaren Energien zur Wärmeerzeugung oder zu Ersatzmaßnahmen (z.b. 15 % Unterschreitung der Anforderungen der EnEV an die Wärmedämmung, Versorgung über qualifizierte Wärmenetze). Die Verpflichtung gilt nur für Neubauten, für die ab dem der Bauantrag gestellt oder die Bauanzeige erstattet ist. Für bestehende Gebäude sollen finanzielle Anreize aus dem Marktanreizprogramm greifen. Die Bundesländer können auch für Altbauten Nutzungspflichten begründen. Verschiedentlich sind oder werden in den Ländern Landesklimaschutzgesetze geschaffen. Die Nutzungspflicht kann unter anderem durch oberflächennahe geothermische Anlagen erfüllt werden. Die Versorgung über Wärmenetze wird als Ersatzmaßnahme anerkannt, wenn es von einem Tiefengeothermie-Heiz(kraft)werk versorgt wird. Das ist ein guter Einsatzbereich für die Geothermie: Sie muss sich hier nicht vorwiegend gegen die Konkurrenz durch fossile Energieträger durchsetzen, sondern muss ihre Stärken nur gegenüber anderen Pflicht- oder Ersatzmaßnahmen behaupten. Oberflächennahe Geothermie zur Versorgung eines Einzelgebäudes Der Eigentümer kommt der Nutzungsverpflichtung nach, wenn er den Wärmeenergiebedarf des Gebäudes zu mindestens 50 % aus Anlagen zur Nutzung von Geothermie deckt ( 5 Abs. 4 EEWärmeG). Der Wärmeenergiebedarf schließt dabei den Bedarf für Heizung, Warmwasserbereitung und Kühlung ein. In der Regel reicht die Nutzung von Geothermie zur Deckung des Heizungsbedarfs aus. Abgestellt wird dabei allein auf die in der Anlage erzeugte Energie. Die zum Betrieb der Anlage aufgewendete Energie (meist Strom) muss nicht aus erneuerbaren Quellen stammen. Allerdings werden Anforderungen an die Effizienz der Wärmepumpe gestellt. Eine strombetriebene Wärmepumpe, die die Wärmequelle Grundwasser nutzt, muss eines Jahresarbeitszahl (Verhältnis erzeugter Wärme zu verbrauchter Fremdenergie) von 4,0 aufweisen. Wird auch die Warmwasserbereitung des Gebäudes durch die Wärmepumpe oder zu einem wesentlichen Anteil durch andere erneuerbare Energien (z. B. durch Solarthermie) gedeckt, verringert sich die Jahresarbeitszahl auf 3,8. Bei gasbetriebenen Wärmepumpen muss die Jahresarbeitszahl mindestens 1,2 betragen. Durch diese Anforderungen wird gewährleistet, dass durch die Anlage in einer Gesamtbetrachtung zumindest 20 % des Wärmebedarfs durch Erdwärme selbst gedeckt wird. Zur Nachprüfung der Jahresarbeitszahl sind entsprechende Zähler vorzusehen. Ungeklärt ist bislang die Frage, welche Folgen bei einer Unterschreitung dieser Jahreskennzahlen im tatsächlichen Betrieb erwachsen, obwohl der Installateur die Einhaltung der Anforderungen bescheinigt hat. Es reicht als Nachweis zur Erfüllung der Verpflichtung eine Bescheinigung eines Sachkundigen nach Installation der Anlage aus. Eigentümer sollten sich die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe von dem Installateur garantieren lassen und im Zuge der Gewährleistung erforderlichenfalls einfordern, um nicht schlussendlich eine Ordnungswidrigkeit ( 17 Abs. 1 Nr. 1 EEWärmeG) zu begehen. Tiefe Geothermie Gleichwertige Ersatzmaßnahme für die Erfüllung der Nutzungspflicht ist der Anschluss an ein Netz der Nah- oder Fernwärmeversorgung, wenn es zu einem wesentlichen Anteil aus erneuerbaren Energien, aus KWK-Anlagen oder Abwärme gespeist wird ( 7 Nr. 3 i.v.m. Nr. VII der Anlage zum EEWärmeG). Ein wesentlicher Anteil ist in der Regel dann gegeben, wenn die Prozentsätze zur Nutzung der jeweiligen Erneuerbaren Energie erreicht werden, bei Geothermie also 50 %. Reicht der geothermische Anteil nicht aus, kann die Schwelle zur Erfüllung der Nutzungspflicht im Wege der Ersatzmaßnahme durch Kombination mit anderen erneuerbaren Energien oder mit KWK- Anlagen erreicht werden. Über das Fernbzw. Nahwärmenetz ist dabei der gesamte Wärmeenergiebedarf des Gebäudes einschließlich der Warmwasserbereitung zu decken. Das EEWärmeG ist somit ein gutes Argument, um Eigentümer in einem Neubaugebiet vom Anschluss an ein geothermisches Wärmenetz zu überzeugen. Auch Betreiber von Fernwärmenetzen haben einen Anreiz, ihre Netze mit geothermischer Wärme zu versorgen. Denn der Eigentümer kann sich die Investitionen zur Erfüllung der Nutzungspflicht des EE- WärmeG nur dann sparen, wenn die Anforderungen des EEWärmeG auf andere Weise erfüllt werden. Zwar gilt auch die Nutzung der Wärme von fossil befeuerten KWK-Anlagen als Ersatzmaßnahme. Dies aber nur, wenn es sich um hocheffiziente KWK-Anlagen im Sinne der entsprechenden europarechtlichen Definition handelt. Abgesehen davon kann der Wärmeabsatz durch Fernwärmenetze, ggf. unter Einsatz von Geothermie aus Heiz(kraft) werken nach wie vor durch eine kommunale Satzung über einen Anschluss- und Benutzungszwang gesichert werden. Rechtliche Grenzen für solche Regelungen müssen abhängig von Landesregelungen geprüft werden, wobei 16 EEWärmeG diese auch zugunsten eines Anschluss- und Benutzungszwangs aus Gründen des Klimaschutzes öffnet. Quartierbezogene oberflächennahe Systeme Auch die oberflächennahe Geothermie bietet Möglichkeiten einer kollektiven Wärmeversorgung, indem beispielsweise Erdwärmesonden nicht nur für ein einzelnes, sondern mehrere Gebäude konzipiert werden, ggf. über Grundstücksgrenzen hinweg. Je nach Eigentümerstruktur fordern solche Lösungen ein hohes Maß an Kooperation. Ferner sind bergrechtliche Hürden zu überwinden. Dennoch kann eine gebietsbezogene Ver- 6

7 Querschnitt sorgung mit oberflächennaher Geothermie Vorteile aufweisen. Das EEWärmeG schafft für solche Lösungen Anreize, indem die Nutzungspflicht auch dadurch erfüllt werden kann, dass Eigentümer mehrerer im Zusammenhang stehender Gebäude in der Summe die einzelnen Verpflichtungen erfüllen (sog. quartierbezogene Lösungen, 6 EEWärmeG). Für solche Lösungen bleibt aber Voraussetzung, dass die Eigentümer freiwillig kooperieren. Immerhin können die kooperierenden Eigentümer von anderen Nachbarn die Benutzung von deren Grundstücken im zum Betrieb der Anlage notwendigen und zumutbaren Umfang verlangen ( 6 Satz 2 EEWärmeG). So können mehrere Eigentümer auch über das Grundstück eines Dritten eine gemeinsame Anlage nutzen, die sich aus Erdwärme und ggf. weiteren erneuerbaren Energien speist. Die Kommunen können solche Lösungen durch die Bauleitplanung unterstützen. In Bebauungsplänen können die Verwendung luftverunreinigender Stoffe zur Wärmeversorgung ausgeschlossen und bestimmte Maßnahmen für den Einsatz erneuerbarer Energien vorgeschrieben werden ( 9 Abs. 1 Nr. 23 BauGB). Eine solche Festsetzung rechtfertigt sich bereits aus dem allgemeinen Ziel des Klimaschutzes, muss aber verhältnismäßig sein. Insoweit erleichtert das EEWärmeG eine Festsetzung, da von den Eigentümern bereits durch das EEWärmeG Mehrausgaben für die Nutzung erneuerbaren Energien verlangt werden. Eine Kostenabwägung im Vergleich zu einer rein fossilen Wärmeversorgung erübrigt sich. Gleichzeitig sollten aber bestimmte, ortsbezogene Gründe für den Einsatz von Geothermie sprechen, da das EEWärmeG grundsätzlich dem Eigentümer eine Wahlfreiheit einräumt. Eine Beschränkung zu Gunsten der Geothermie kann beispielsweise gerechtfertigt sein, wenn Holzpellets wegen der Feinstaubbelastung problematisch sind, die Nutzung der Solarthermie (z.b. in Tallagen) ineffizient ist, der Untergrund für Geothermie besonders geeignet ist und/oder durch die Festsetzung eine effizientere, gemeinsame Nutzung der Geothermie durch alle Eigentümer eines Neubaugebietes angestrebt wird. Quartierbezogene Systeme der oberflächennahen Geothermie, die sich auf Grundstücke verschiedener Eigentümer erstrecken, erzeugen naturgemäß weiteren Regelungsbedarf und Verwaltungsaufwand. Sie können dennoch sinnvoll sein, wenn beispielsweise der größte Verbraucher die Anlagen alleine betreibt und sich gegenüber anderen Eigentümern als Wärmeversorger vertraglich verpflichtet. Ferner können Stadtwerke solche lokalen Netze betreiben. Einiges wird davon abhängen, inwieweit vermehrt Nahwärmenetze errichtet werden, die durch das Marktanreizprogramm gefördert werden. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Aspekt ist die Skepsis vieler Wasserbehörden gegen eine zunehmende Durchlöcherung des Untergrundes durch eine Vielzahl individueller Erdwärmesonden. Dem kann durch ein quartierbezogenes, optimiertes Erdwärmenutzungskonzept entgegengewirkt werden. Kontakt: Gaßner, Groth, Siederer & Coll., EnergieForum Berlin, Stralauer Platz 34, Berlin 7

8 Querschnitt Die Brussels Declaration 2009 Von Burkhard Sanner Diskutiert seit der Jahreshauptversammlung von EGEC im September 2008, wurde am 11. Februar 2009 die EGEC Brussels Declaration 2009 verabschiedet. Sie greift die Tradition der EGEC Ferrara Declaration 1999 auf, in der vor nun mehr zehn Jahren zum ersten Mal Zielgrößen für die Nutzung geothermischer Energie sowie wesentliche Rahmenbedingungen zum Erreichen dieser Ziele veröffentlicht wurden. Die Brussels Declaration wurde während der European Union Sustainable Energy glieder bis zum Jahr 2020 aus dem Gesamtbild herausgeholt, um damit die mögliche Entwicklung im Rahmen der EU- Vorgaben von 20 % Erneuerbare Energien im Jahr 2020 aufzuzeigen. Diese Zahlen sind auch Teil eines Szenarios aller Erneuerbarer Energien, das unter dem Titel Renewable Energy Technology Roadmap 20 % by 2020 durch den Gesamtverband EREC (European Renewable Energy Council) herausgegeben wurde (zum Download von der EREC-Website unter Documents ). Der gesamte Text der EGEC Brussels Declaration 2009 sowie die zugehörige Presseerklärung kann von der EGEC- Website unter Publications heruntergeladen werden. Daneben hat EGEC auch eine Geothermal Research Agenda herausgegeben. Unter der Federführung des EGEC-Koordinators für Forschung, Fabrice Boissier von BRGM in Orleans, wurde dieses Dokument mit den EGEC-Mitgliedern ab- Abb. 1: Unterzeichnung der Brussels Declaration 2009 durch den Gründungspräsidenten von EGEC, Christian Boissavy, am , und Überreichung des ersten Exemplars an die Ministerin für Energie und Umwelt der Region Toskana, Anna Rita Bramerini Burkhard Sanner ist Präsident des EGEC Week (EUSEW 2009) in Brüssel anlässlich eines EGEC-Workshops (s.u.) unterzeichnet und konnte gleich an eine erste politisch herausragende Empfängerin übergeben werden, die Ministerin für Energie und Umwelt der italienischen Region Toskana, Frau Anna Rita Bramerini (Abb. 1). Die Unterschriften leisteten, als Vertreter der EGEC-Mitglieder, der ehemalige EGEC-Präsident Christian Boissavy (amtierend zur Zeit der Ferrara Declaration 1999) und der Berichterstatter als heutiger Präsident von EGEC. Die Zielgrößen der Brussels Declaration für die Nutzung geothermischer Energie in Europa sind in Tabelle 1 aufgeführt. Dabei gibt es einmal eine Betrachtung für Gesamteuropa bis zum Jahr 2030, die eine Aktualisierung und Weiterführung der Tabelle von 1999 darstellt. Daneben wurden Zahlen für die heutigen 27 EU-Mit- Tabelle 1: Zielgrößen für die Nutzung geothermischer Energie in Europa nach der EGEC Brussels Declaration 2009 Zielgrößen für Gesamteuropa (EU-27 und weitere Staaten) Heizung Installierte Leistung(MW) Erzeugte Wärme(Mtoe/Jahr) 3,8 5,5 13,7 22 Elektrischer Strom, Ansatz ohne zusätzliche Maßnahmen Installierte Leistung(MW) Erzeugter Strom(TWh/Jahr) 6,9 9, Elektrischer Strom, Ansatz mit ökologisch motivierter Förderung Installierte Leistung(MW) Erzeugter Strom(TWh/Jahr) 6,9 9, Zielgrößen für die Europäische Union (EU-27) Heizung Installierte Leistung(MW) Erzeugte Wärme(Mtoe/Jahr) 2,6 4,3 10,5 Elektrischer Strom Installierte Leistung(MW) Erzeugter Strom(TWh/Jahr) 6,5 8,0 50 8

9 Querschnitt gestimmt, und darüber hinaus die Ansichten der diversen europäischen Forschungseinrichtungen eingeholt. Die Research Agenda steht ebenfalls unter Publications auf der EGEC-Website zum Download bereit. Sie wurde inzwischen bereits den relevanten Stellen in den beiden Generaldirektoraten für Forschung und für Energie der EU-Kommission vorgestellt und bildet die Basis für die weitere Diskussion der Unterstützung durch die EU und der Prioritäten. Die geeignete Gelegenheit zur Veröffentlichung der Brussels Declaration bot ein Workshop, den EGEC im Rahmen des Projektes GTR-H ( und in Zusammenarbeit mit der Vertretung der Region Toskana in Brüssel am durchgeführt hat. Dabei wurden die rechtlichen Rahmenbedingungen für Geothermie und Möglichkeiten zur Förderung von europäischer bis zu regionaler Ebene vorgestellt und diskutiert (Abb. 2). Die Vorträge sind ebenfalls auf der Website von EGEC dokumentiert. Zum Abschluss noch einige Anmerkungen in eigener Sache. In verschiedenen Gesprächen der letzten Zeit ist mir aufgefallen, dass es ein häufiges Missverständnis zur EGEC-Mitgliedschaft bei Mitgliedsunternehmen des GtV-BV gibt. Ich möchte die Gelegenheit dieses Artikels nutzen, den Sachverhalt zu erklären: EGEC, der European Geothermal Energy Council, ist der Verband der Geothermieindustrie auf europäischer Ebene. Er hat unter seinen Mitgliedern nationale Geothermieverbände, doch sind damit nicht automatisch auch die Mitglieder dieser Verbände Mitglieder Abb. 2: Anlässlich des EGEC-GTR-H- Workshops in Brüssel am erläutert Tom Howes von DG TREN (EU- Kommission), wie die Ziele der EU- Richtlinie für Erneuerbare Energien in die nationalen Aktionspläne umgesetzt werden sollen; EU-Parlamentarierin Anni Podimata aus Griechenland, die zuvor aus der Sicht des Parlaments zur Richtlinie gesprochen hatte, hört zu von EGEC. Es gibt einen speziellen, sehr niedrigen Mitgliedsbeitrag für Vereine und Verbände (100 im Jahr), damit diese möglichst alle Mitglied von EGEC werden können. Dieser geringe Beitrag kann die Arbeit von EGEC für die einzelnen Unternehmen nicht abdecken. Er ist eher symbolisch, um die enge Zusammenarbeit zwischen nationalen Verbänden und dem Europäischen Dach zu zeigen, aber nicht, um EGEC finanziell zu tragen. Informationsfluss von EGEC wie auch der direkte Kontakt zu EGEC findet bei nationalen Verbänden nur mit den jeweils von den Verbänden bestimmten Delegierten statt, meist dem Sekretär oder Vorsitzenden. Das Stimmrecht bei EGEC (z.b. an der Jahreshauptversammlung) wird durch eine vom jeweiligen Verband delegierte Person (i.d.r. ein Vorstandsmitglied) wahrgenommen. Bis 2006 war ich dafür delegiert, seit 2007 hat Horst Rüter diese Aufgabe erfüllt. Um selber Einfluss und Rechte bei EGEC zu haben (also z.b. Stimmrecht an der Jahreshauptversammlung oder Einfluss auf die Ausrichtung der Arbeit), und um direkt am Informationsfluss teilzuhaben, müssen Firmen, Institutionen und Organisationen daher auch direkt Mitglied von EGEC werden. Die reine Mitgliedschaft bei GtV- BV deckt dies nicht ab. EGEC hat inzwischen schon eine ganze Reihe solcher Mitglieder aus Deutschland, eines davon ist bereits seit Gründung von EGEC im Jahr 1998 dabei. EGEC benötigt dringend die Mitwirkung der einzelnen Unternehmen, um die Aktivitäten in Brüssel langfristig zu erhalten sowohl unter finanziellen wie auch unter inhaltlichen Aspekten. Wir können nur dann die Wünsche und Vorstellungen der Industrie an die entsprechenden Stellen herantragen, wenn diese uns durch die Industrie auch mitgeteilt werden, durch direkte Mitgliedschaft und, noch besser, durch Mitarbeit in der Organisation von EGEC. Natürlich kommen viele Vorstellungen bei EGEC in Brüssel auch (gefiltert) über die nationalen Geothermieverbände an, doch ist dies ein ziemlich indirekter Weg für Unternehmen, die politischen Rahmenbedingungen in Europa mitzugestalten. Bitte verstehen Sie, dass die Werbung um Mitgliedschaft bei EGEC keinen Wettbewerb zu den nationalen Verbänden darstellt. Diese haben ihre eigenen Aufgaben und Daseinsberechtigung. Eine Mitgliedschaft in EGEC sollte das nationale Engagement somit eher um das europäische ergänzen zumal inzwischen rund 80 % der nationalen Gesetzgebung durch EU-Vorgaben beeinflusst wird. Für die Geothermie wird dies in den kommenden Jahren ganz wesentlich durch die Richtlinie zu Erneuerbaren Energien und die zugehörigen Nationalen Aktionspläne geschehen. Eine Alternative wäre, wenn alle korporativen Mitglieder eines nationalen Verbands (EGEC kennt keine persönliche Mitgliedschaft) automatisch auch bei EGEC als Mitglieder geführt würden, wie es z.b. bei affilierten Mitgliedern der IGA der Fall ist. Da nach Affilierungsbeschluss des GtV-BV aus der Jahreshauptversammlung 2005 alle GtV-BV- Mitglieder gleichzeitig IGA-Mitglieder sind, mag es zu den o.g. Missverständnissen in Bezug auf die EGEC-Mitgliedschaft gekommen sein. Der GtV-BV leitet aber auch für jedes Mitglied einen Beitrag an die IGA weiter, während es bei EGEC eben nur der Basisbetrag von 100 im Jahr ist. EGEC möchte direkt mit seinen Mitgliedern in Kontakt stehen, und die Arbeit auch direkt vor diesen verantworten. EGEC braucht aktive Mitglieder, die sich selbst für die Mitgliedschaft entschieden haben, und nicht im Rahmen einer Affilierung eher nebenbei zu Mitgliedern geworden sind. Übrigens ist EGEC selbst seit der Gründung ein korporatives Mitglied der IGA, und arbeitet mit dieser und dem IGA European Regional Branch eng zusammen. So lassen Sie mich bitte an dieser Stelle nochmals das Angebot - und den Wunsch - an geothermische Unternehmen, Institutionen und Organisationen im deutschsprachigen Raum betonen, Mitglied bei EGEC zu werden und damit die Möglichkeiten zur Einflussnahme auf europäischer Ebene zu ergreifen. Der einfachste Weg ist das Online-Formular unter Join auf der EGEC-Website ; dort finden sich auch die Beitragssätze. Ich hoffe auf jeden Fall, dass sich die Stärke des deutschen Geothermiesektors in den kommenden Jahren auch in der Mitgliederliste von EGEC widerspiegelt! Kontakt: Philippe Dumas Burkhard Sanner 9

10 Querschnitt Nordrhein-Westfalen richtet ein Großforschungszentrum für Geothermie ein Von Rolf Bracke Mit einer Projektsumme von 11 Mio EUR wird das Land Nordrhein-Westfalen auf dem Campus der Hochschule Bochum in den kommenden 2 Jahren ein Forschungszentrum für die Gewinnung und Nutzung von Erdwärme einrichten. Bochum fiel. Zwar wird das neue NRW- GeoTechnikum von der Hochschule Bochum verwaltet und betrieben. Jedoch ist es als Verbundforschungseinrichtung von Wissenschaft und Wirtschaft konzipiert. Kooperationspartner sind bisher wiesen. Mit der neuen Infrastruktur ist das Zentrum in dieser Größenordnung einmalig in Europa. Nun will NRW seine führende Position bei den Geotechnologien weiter ausbauen. Die dazu erforderlichen Technologien sollen im NRW-GeoTechnikum ab sofort weiter entwickelt, erprobt und für die Anwendung vorbereitet werden, erklärte die Wirtschaftsministerin Christa Thoben anlässlich der Übergabe des Zuwendungsbescheides in Bochum. Die Schwerpunkte der Forschung und Entwicklung werden auf den Feldern der innovativen Bohrtechnik, der Reservoirtechnik und der geophysikalische Messtechnik zur Erschließung der tiefe Geothermie in bis zu 5000m Tiefe liegen. Außerdem wird man sich im Bereich der oberflächennahen bis mitteltiefen Geothermie mit der Einbindung von Wärmepumpentechnologien in große kommunale Infrastrukturen beschäftigen. Modell des NRW-GeoTechnikum Rolf Bracke ist Professor an der HS Bochum und Mitglied im Vorstand des GZB Dies ist in Deutschland die weitaus größte Investition in ein geothermisches Forschungsinstitut und unterstreicht die Qualität und die wachsende Bedeutung der Anwendungsforschung für die Geothermie. Die Gewinnung von Energie aus der Erde hat eine lange Tradition in Nordrhein- Westfalen. In nur wenigen Regionen weltweit sind die dafür benötigten bergbaunahen Technologien und das Know-How so geballt vertreten. Einer der Gründe warum nach einem 4-jährigen Auswahlverfahren die Entscheidung für den Bau des Großforschungszentrums auf die RWTH Aachen, die Fachhochschule Gelsenkirchen und die Hochschule Ostwestfalen-Lippe. Daneben steht es anderen Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus dem In- und Ausland zur Nutzung zur Verfügung. Ziel der Vernetzung mit der Wirtschaft ist die schnellere Überführung von wissenschaftlichen Erkenntnissen und Entwicklungen in marktfähige Produkte. Dieses Bochumer Modell, die Verknüpfung von mittlerweile 4 NRW-Universitäten, Fachhochschulen und über 20 Wirtschaftsunternehmen in einem gemeinsamen Verbundforschungszentrum hat sich als besonders erfolgreich er- Zu den Gebäuden und der aufzubauenden Infrastruktur auf dem zukünftigen Geothermie-Campus gehören das Institutsgebäude für Forscher, das Geo-Laboratorium, das Energetikum ein Gebäude zur Technologiedemonstration und Prüfung und zugleich die energetische Versorgungszentrale des Campusgeländes, sowie eine Großversuchshalle mit Werkstätten. Hinzu kommt ein Testfeld als in-situ Feldlabor mit Referenzbohrungen zur Geräteentwicklung und für Versuche unter produktionsnahen Bedingungen. Dieses ca m² große Testfeld wird neben der Bohrtechnik auch zur Entwicklung neuer Erdwärmetauscher für die oberflächennahe und die tiefe Geothermie genutzt. Ein zentrales Ausstattungselement ist 10

11 Querschnitt eine Coiled-Tubing Bohranlage für Tiefbohrungen bis in m. Die Technologie kommt aus der Erdgas- und Erdölförderung in den USA. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Bohrstrang durchgängig auf einer Rolle aufgerollt ist und nicht mehr im Jointed-Pipe- Verfahren stangenweise aneinander geschraubt wird. Das Bohrverfahren ist damit für bestimmte Anwendungen flexibler und schneller als konventionelle Bohrtechnik. Die nordrhein-westfälischen Forscher wollen auf dieser Basis innovative Bohrverfahren entwickeln und sie für die Erdwärmegewinnung aus großen Tiefen nutzbar machen. Die Entwicklung neuer Bohrverfahren für die Exploration, d.h. für die Vorerkundung von Lagerstätten, wird als Schlüsseltechnologie für die Geothermie und andere geologische Energieressourcen angesehen. So soll die große Lücke zwischen Vorversuchen im Labormaßstab und teueren großkalibrigen Produktionsbohrungen geschlossen und das Fündigkeitsrisiko minimiert werden. Auch für den Re-Entry-Bereich, d.h. dem (z.t. horizontalen) Aufbohren bestehender Vertikalbohrungen ist das Verfahren gut geeignet. Forschungsziel ist hier die Nutzung nichtfündiger oder ausproduzierter Öl- / Gasbohrungen für geothermische Zwecke. Auf wissenschaftlicher Ebene wird NRW sich in die nationalen und internationalen Forschungsprogramme für geowissenschaftliches Bohren einbringen. Die Coiled-Tubing-Bohrtechnik wird ergänzt um Reservoirtechnik zur Erschließung des Gebirges im tieferen Untergrund. Dabei werden auf dem Testfeld des NRW-GeoTechnikums in großer Tiefe künstliche Wegsamkeiten für Heißwasser geschaffen. Dies erfolgt mit Hilfe der neuen Bohrtechnik und über Hochdruckinjektion von Wasser in das Gestein, wodurch dieses aufbricht und einen natürlichen Wärmetauscher entstehen lässt. Die Wissenschaftler wollen Erkenntnisse über die hydraulische Erschließbarkeit geologisch komplexer Gesteinsformationen gewinnen und diese anschließend auf andere Standorte der Welt übertragen. Die geologisch stark gefalteten und gestörten Sedimentgesteine des Ruhrkarbons bieten dafür ideale Voraussetzungen. Überwacht wird der Prozess über mikroseismische Monitoringtechnologien. Speziell für die Erdwärmnutzung sollen in Bochum auch hochtemperatur- und druckfeste Messsonden mit Beständigkeiten von über 200 C entwickelt werden. Die Bochumer Technik wird in Container-Systemen auf jedem beliebigen Standort der Erde einsetzbar sein. Die Tiefbohrtechnik wird ergänzt um Bohrtechnik für mitteltiefe Bohrungen, wie sie z.b. in Kombination mit Wärmepumpen eingesetzt werden. Damit soll auch der dynamische Wachstumsmarkt wärmepumpengestützter Erdwärmesysteme von Bochum aus mit gezielten Neuund Weiterentwicklungen unterstützt werden. Hierzu werden am Energetikum ein Wärmepumpenprüfstand und ein Bereich für die Entwicklung und Überprüfung neuer Erdwärmesonden und gebirgsoffener Erdwärmesysteme eingerichtet. NRW hat sich rund um den Standort Bochum zur wohl wichtigsten Technologie- und Know-How-Region auf dem wachsenden Geothermie-Markt entwickelt. Alleine in der Metropole Ruhr arbeiten bereits Menschen in der Branche. Bei den wärmepumpenbasierten Systemen sind sowohl produktions- als auch anwendungsseitig marktführende Unternehmen in der Region angesiedelt. Bei der Tiefengeothermie zur Stromerzeugung verfügt die Region zwar nicht über erstklassige natürliche Ressourcen. Jedoch werden nahezu alle Tiefengeothermie-Projekte in Deutschland mit nordrhein-westfälischer Beteiligung und Know-How umgesetzt. Dieser Aspekt besitzt für den Wirtschaftsstandort NRW aus technologieund arbeitsmarktpolitischer Sicht eine ungleich größere Bedeutung als lokale Einzelprojekte. Das neue Großforschungszentrum soll diese Position weiter stärken. Kontakt: Prof. Dr. Rolf Bracke Bochum Universität Lennershofstr Bochum Tel.: Fax:

12 Tiefe Geothermie Die regionale Geothermie Inititative: die African Rift Geothermal Facility Von Marietta Sander Ekitagata, ekitagata - dieses Wort sollten sich die internationalen Besucher zur Geothermie Konferenz in Entebbe, Uganda einprägen, bekundete der Präsident Yoweri Museveni. Ekitagata heißt heiße Quellen und genau hierum ging es während der zweitägigen Geothermie Konferenz in Uganda im Geothermiesektor zu präsentieren. Bemerkenswert ist, dass sogar die Verzögerungen in der Durchführung der regionalen Fazilität der Global Environment Facility ARGeo (African Rift Geothermal Facility) die Aufbruchstimmung der Länder nicht brechen Die definierten Hauptziele von ARGeo lauten: 1. Reduktion der regionalen Treibhausgasemissionen durch die Nutzung der Geothermie zur Stromproduktion, und 2. Reduzierung der Abhängigkeit der Region von fossilen Energieträgern und der niederschlagsabhängigen Wasserkraft und Reduzierung der Stromkosten. Buranga, ein geothermisch interessanter Standort Ugandas, welcher durch die BGR erkundet wurde. Marietta Sander ist Koordinatorin des GEOTHERM- Programms bei der BGR 12 November letzten Jahres. Etwa 170 Vertreter von Ministerien, Fachbehörden, Stromversorgern und Industrie aus Afrika, Asien, Europa und Nordamerika nahmen an der Konferenz teil, um aus den gegenseitigen Erfahrungen im Bereich der Entwicklung geothermischer Ressourcen von der Standorterkundung bis zum Betrieb eines Kraftwerkes zu lernen. Die ostafrikanischen Länder haben die Konferenz als Forum genutzt, um der internationalen Gemeinschaft und Entscheidungsträgern ihr Engagement, ihre Erfahrungen und ihre Pläne auf dem konnten. Sie schreiten bereits mit eigenen Kräften voran. Die Idee einer African Rift Geothermal Facility wurde während der Ostafrika Geothermie Woche im April 2003 geboren. Nach der Konferenz erarbeiteten das Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen (UNEP), die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW), das italienische Umweltministerium und die Global Environment Facility (GEF) die Projektkonzeption. Aufgrund der geologischen Gegebenheiten befinden sich entlang des ostafrikanischen Grabenbruchsystems viele an vulkanische Aktivität gebundene geothermische Hochenthalpie-Ressourcen. Diese eignen sich vorzüglich zur Stromerzeugung mit vergleichsweise einfachen Technologien, wie in Kenia seit 27 Jahren eindrucksvoll demonstriert wird. Alle Anrainerstaaten stellen potentielle Nutzer geothermischer Energie dar. Eine regionale Initiative bot sich daher an, zumal in den ostafrikanischen Ländern auch vergleichbare energie- und sozialwirtschaftliche Rahmenbedingungen vorliegen. Die hohe Abhängigkeit vom Import fossiler Energieträgern und die Abhängigkeit von der niederschlagsabhängigen Wasserkraft hemmen derzeit die wirtschaftliche Entwicklung der Region. Die starken Bestrebungen einer Regionalisierung Ostafrikas, ein regionales fachliches Netzwerk, der Austausch von Gerätschaften und Fachexpertise unterstützen den regionalen Geothermie Ansatz. Die Geothermieförderung in den sechs Partnerländer Dschibuti, Eritrea, Äthiopien, Kenia, Tansania und Uganda bilden den Kern der Maßnahme. Die genannten Ziele des ARGeo Projektes sollen durch drei Komponenten erreicht werden: 1. Training und Organisationsberatung durch UNEP: Durch diese Komponente sollen innovative, der Geothermie förderliche Regelwerke

13 Tiefe Geothermie in 2008 die Durchführung der überregionalen ARGeo Konferenz fachlich und organisatorisch. Insgesamt ermöglichte die BGR 19 afrikanischen Vertretern die Teilnahme an der Konferenz und an dem sich anschließenden dreitägigen Feldaufenthalt. Das GEOTHERM Projekt unterstützt seit 2003 die Förderung der Nutzung geothermischer Ressourcen im Rahmen der deutschen Entwicklungszusammenarbeit. Geothermie Fachexperten während des Feldaufenthaltes im Anschluss der ARGeo Konferenz entstehen, Impaktstudien erstellt, geowissenschaftliche Explorationen unterstützt und Public Private Partnerships gefördert werden. 2. Risikomanagement durch die Weltbank: Die WB unterstützt private Investoren bei Explorationsbohrungen und bei der Erstellung der kreditwürdigen Dokumentation. 3. Risikomitigationsfond durch die Weltbank: Dieser Fond soll durch ein komplexes finanzielles Instru- mentarium das Explorationsrisiko minimieren. Das angestrebte Finanzvolumen von ARGeo beläuft sich auf 17,75 Mio. USD. Angaben der Weltbank und von UNEP weisen daraufhin, dass die ARGeo Mittel ab etwa Mitte 2009 zur Verfügung stehen werden. Das GEOTHERM Sektorvorhaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) unterstützte auch Ziele des Projektes sind, das Risiko einer Standortentwicklung durch geowissenschaftliche Untersuchungen und Trainings zu minimieren, politische Entscheidungsträger für die grundlastfähigen Einsatz der Geothermie zu sensibilisieren und Investitionen anzustoßen. Die Nutzung der Geothermie ermöglicht eine CO2 neutrale Stromerzeugung, vermindert so die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und unterstützt eine nachhaltige Entwicklung durch die Stärkung des Gesundheits- und Bildungssektors, der Industrie und privater Verbraucher. Kontakt: Marietta Sander Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) Stilleweg 2, Hannover 13

14 Tiefe Geothermie Erfolgreiche Synergie von Wissenschaft und Wirtschaft: modernes Bohrlochmessfahrzeug für Geothermieforschung an das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik übergeben. Von Matthias Halisch Neue Technik für geothermische Bohrlochmessungen Am herrschte rege Betriebsamkeit am Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) im se wird der Neue von den Mitarbeitern des LIAG begutachtet, während der Institutsleiter Prof. Dr. Yaramanci eine kurze Ansprache zur Bedeutung dieses neuen Großgerätes für die Forschung an seinem Institut hält. Kurze ersten geothermischen Bohrlochmessungen. Doch bis zu diesem Ereignis war es ein langer und teilweise auch steiniger Weg: So vergingen exakt 640 Tage knappe 1 ¾ Jahre von der ersten Planung bis hin zur Auslieferung des Fahrzeugs an die Wissenschaftler. Anfang 2007 konstituierte sich die 6- köpfige Projektgruppe Logging-Truck des LIAG, welche sich sowohl aus Wissenschaftlern und Technikern der Sektion 4 Geothermik und Geohydraulik als auch aus Vertretern der Referate Einkauf und Beschaffung der Abteilung Z, der zentralen Verwaltung des GZH, zusammensetzte. In gut viermonatiger Arbeit wurde hier die wissenschaftliche, technische und verwaltungsrechtliche Basis in Form eines umfangreichen Leistungskatalogs geschaffen, so dass das neue Großgerät im Rahmen einer europaweiten öffentlichen Ausschreibung in Auftrag gegeben werden konnte. Abbildung 1: Die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der Sektion 4 Geothermik und Geohydraulik des LIAG präsentieren sich stolz vor ihrem neuen Mitarbeiter, dem neuen Messfahrzeug für geothermische Bohrlochmessungen (noch mit dem alten Instituts-Logo). Von links nach rechts: M. Halisch, P. Hesse, F. Hägedorn, H. Sulzbacher, J. Herrmann, A. Ortiz, J. Han, M. Wuttke, Chr. Bönnemann, R. Schellschmidt, R. Junker und G. Liu. Foto: S. Cramm, LIAG. Matthias Halisch ist Dipl.-Geophys. beim LIAG im Geozentrum Hannover GEOZENTRUM Hannover (GZH). Es ist ein wolkenverhangener Tag und doch finden sich ein Großteil der Belegschaft, die Institutsleitung, der Präsident der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Vertreter der zentralen Verwaltung des GZH sowie Vertreter aus der Wirtschaft bei leichtem Schneefall auf dem Außengelände des Geozentrums zusammen, um voller Erwartung ein Stück neuer Technik, ein Stück Zukunft des Instituts, in Empfang zu nehmen (Abb.1). Mit großem Interes- Zeit später nimmt der Direktor der Forschungseinrichtung voller Stolz und unter aufbrandendem Beifall aller Zuschauer den Schlüssel für das neue Messfahrzeug für (geothermische) Bohrlochmessungen von dem General Manager der Firma Reimann-Oil-Tools (R.O.T.), Herrn Dieter Reimann, in Empfang. Das neue Messfahrzeug mit einem Gesamtwert von ca löst damit das alte Fahrzeug des LIAG aus dem aktiven Dienst ab 28 Jahre nach den Am Ende der Ausschreibungsphase, im Herbst 2007, fiel dann die Entscheidung zu Gunsten des Angebots der Firma Reimann-Oil-Tools (R.O.T.) aus einer kleinen mittelständischen Firma bei Lüneburg. Das vorgelegte wissenschaftliche und technische Konzept überzeugte absolut, so dass noch Ende 2007 das leistungsstarke Basisfahrzeug bestellt werden konnte (MAN TGL ). In der Zwischenzeit wurden in zahlreichen und regelmäßigen Meetings die Anforderungen an den Aufbau der Messkabine und des Windenraumes, sowie die technische Gestaltung der Winde und sämtlicher damit verbundener Messtechnik im Detail geklärt. Dabei kam es zu einem ausgesprochen hohen und sehr positiven Synergie-Effekt zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer, der maßgeblich den Erfolg des Projekts beeinflusst hat. Als Ergebnis konnten im Frühjahr 2008, nach Auslieferung des Basisfahrzeugs, die Arbei- 14

15 Tiefe Geothermie ten an dem technischen Aufbau beginnen. Ein Großteil dieser Arbeiten wurde durch die Firma Wille Karosseriebau GmbH & Co. (Lüneburg), einem Unterauftragsnehmer von R.O.T., in deren eigenen Fertigungshallen ausgeführt. Auch diese Phase wurde durch unkomplizierte Zusammenarbeit der Partner aus Industrie und Wissenschaft geprägt. Detailliert erklärten die Mitarbeiter des LIAG ihren Partnern aus der Industrie ihre wissenschaftlichen bzw. technischen Wünsche und Anforderungen, so dass die Hersteller im kompetenten Gegenzug den Wissenschaftlern das technisch Machbare aufzeigen und neue Wege bzw. Lösungen finden konnten. Bereits Mitte 2008 waren der Kabinenaufbau, die Stromversorgung sowie wichtige Komponenten der Hydraulikanlage nahezu fertig gestellt (Abb.2). Parallel zu diesen Arbeiten wurde von der Firma LogIn Bohrlochmeßgeräte GmbH in der Nähe von Magdeburg die neuartige Windenanlage entwickelt, konstruiert und gebaut (Abb.3). Diese neue Hochleistungswinde ermöglicht einen sehr sicheren, auf die hohen Ansprüche der Wissenschaftler ausgelegten Betrieb am Bohrplatz. So sind nicht nur schnelle Ein- und Ausfahrten aus dem Bohrloch, sondern insbesondere auch langsame und hochpräzise Logging- Fahrten möglich, da die Fahrgeschwindigkeit der Winde stufenlos zwischen m/min regelbar ist. Ein spezielles Teufenzählsystem in Verbindung mit einer neuen Steuersoftware mit grafischer Bedienoberfläche via Touch-Screen, ermöglicht durch Eingabe statischer und dynamischer Kabelparameter eine bisher unerreichte Teufenmessgenauigkeit von ± 3 m auf 3000 m Kabellänge. Die Winde wurde als sogenanntes Wechselspulen- System ausgelegt und ist zurzeit mit zwei Kabeltrommeln im Einsatz: Die erste Trommel besitzt eine Kapazität für 6000 m, die zweite Trommel für 3000 m, 7/32 4-Ader Hochtemperatur- Messkabel (Firma Vector / Schlumberger). Dadurch kann das Fahrzeug individuell für flache und tiefe Forschungszwecke im Bohrloch angepasst werden. Für geothermische Bohrlochmessungen kann dabei auf die umfangreiche Ausstattung der Sektion 4 und des Instituts zurückgegriffen werden. So stehen für diese Fragestellungen zwei unterschiedliche Sondentypen zur Verfügung: eine digitale Kombisonde der Firma Antares für den Einsatz bei Temperaturen von Abbildung 2: Mitte 2008: der Aufbau des Fahrzeugs in der Fertigungshalle der Firma Wille Karosseriebau GmbH & Co. schreitet stetig voran, so dass die Auslieferung auf Ende 2008 angesetzt werden kann. Foto: M. Halisch, LIAG. Abbildung 3: Blick auf die neuartige Windenanlage des neuen LIAG-Messfahrzeugs. Ausgelegt als Winde mit Wechselspulen-System für jeweils 6000 m und 3000 m Kabelkapazität. Entwickelt und gebaut wurde diese von der Firma LogIn Bohrlochmeßgeräte GmbH. Foto: M. Halisch, LIAG. 15

16 Tiefe Geothermie Erfolgreiche Synergie von Wissenschaft und Wirtschaft bis zu 175 C und rund 800 bar Umgebungsdruck sowie ein am LIAG entwickeltes, analoges Messtool für den Einsatz bei Temperaturen bis zu 230 C und Umgebungsdrücken bis zu 1300 bar. Neben der Temperatur können weitere Parameter wie die natürliche Gammastrahlung (Gamma-Ray), der Umgebungsdruck, die Spülungs-Salinität sowie die Strömungsgeschwindigkeiten (thermal Flowmeter) zur Ableitung wichtiger geothermischer Parameter im Bohrloch mitbestimmt werden. Die Erweiterung des Fundus an Bohrlochsonden wird durch die Beschaffung einer sogenannten VSP-Sonde (Vertical Seismic Profiling) für tiefe Logging-Einsätze Ende 2009 eingeleitet. Die so gewonnenen Ergebnisse werden in die umfangreichste nationale Geothermie-Datenbank eingegeben, in der Parameter und Messwerte von mehr als Bohrungen aus ganz Deutschland abgelegt sind. Die prozessierten Daten dienen dann zur Erstellung hochpräziser regionaler und überregionaler Temperaturkarten, von 3D-Untergrundmodellen, zur Erweiterung des Geothermischen Informationssystems (GeotIS für Gutachten zum Fündigkeitsrisiko an geplanten neuen Geothermiestandorten sowie für zahlreiche weitere wissenschaftliche Anwendungen (Abb.4). Erste Logging- Einsätze mit dem neuen Fahrzeug werden im II. Quartal 2009 in der Geothermiebohrung des Geozentrums stattfinden, bevor es dann zu weiteren Einsätzen im Oberrheingraben, der Molasse und weiteren Lokationen in Deutschland geht. Neue Technik auch im Laborbereich Parallel zu der Beschaffung des neuen Logging-Fahrzeugs baut das LIAG sein Gerätepark im Bereich der Gesteinsphysik in den nächsten Jahren massiv aus. Ziel ist es dabei, einen Fundus an Geräten bereitzustellen, auf den von allen Sektionen des Instituts unabhängig von der Fragestellung zugegriffen werden kann. Das verfolgte Konzept ist das der sogenannten prozessorientierten Gesteinsphysik, die zur Lösung praxisnaher und interdisziplinärer Fragestellungen zum Einsatz kommt. Die Sektion beschäftigt sich neben der Untersuchung der wichtigsten standardpetrophysikalischen Parameter (z.b. Dichte, Porositäten, Permeabilitäten) vor allem mit den thermophysikalischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, Temperaturleitfähigkeit, etc.) verschiedenster natürlicher und künstlicher Gesteine. Neben der Erstellung bzw. Überprüfung bestehender Gesteinsmodelle dienen die hochpräzisen Untersuchungen auch zur Kalibrierung und Validierung von numerischen Modellrechnungen zu Transportprozessen in geothermischen Reservoiren, als Referenzdaten für Rechnungen zu Stoff- und Fluidtransporten (auch Multi- Phasen-Transporten) sowie zur Untersuchung von gekoppelten Thermisch- Hydraulisch-Mechanisch-Chemischen sogenannten THMC Prozessen. Geothermie am Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik ist ein eigenständiges Forschungsinstitut für angewandte Geowissenschaften mit geophysikalischer Ausrichtung im GEOZENTRUM Hannover. Es ist Mitglied der renommierten Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Willhelm Leibniz (WGL) und wird als Einrichtung von überregionaler Bedeutung von Bund und Ländern gemeinsam finanziert. Seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben die Aufgabe Strukturen, Zustände und Prozesse im anthropogen beeinflussbaren Untergrund im Vorfeld und als Folge einer wirtschaftlichen Nutzung und zum Schutz der Umwelt zu untersuchen sowie zur Lösung dieser Fragestellungen neue Gerätesysteme, Messmethoden und Interpretationsverfahren zu entwickeln. Unterteilt ist die Forschungseinrichtung in insgesamt fünf Sektionen, wobei sie sich durch eine ausgeprägte Matrixstruktur und Vernetzung in den Fachbereichen auszeichnet. Das Institut fokussiert seine Arbeiten dabei zurzeit auf drei thematisch ausgerichtete Forschungsschwerpunkte: Grundwassersysteme, Terrestrische Sedimentsysteme sowie Geothermische Energie (Abb.5). Abbildung 4:. Regionale und überregionale Temperaturkarten des tiefen Untergrunds für Deutschland. In der geothermischen Community wohlbekannt, haben sie ihren Ursprung im LIAG Hannover. Grafik/Quelle: R. Schellschmidt, LIAG; Pribnow & Schellschmidt (2000). Geothermie in Hannover? Das ist nicht unbedingt der erste Gedanke, der einem bei dem Stichwort Geothermie in den 16

17 Tiefe Geothermie Abbildung 5: Matrixstruktur des Leibniz Instituts für Angewandte Geophysik. In dieser Abbildung hervorgehoben ist die Verknüpfung der Sektion 4 Geothermik und Geohydraulik mit den anderen Sektionen und Schwerpunkten innerhalb dieser Matrix. Grafik: J. Herrmann, LIAG. Sinn kommt. Vielmehr denkt man zunächst an die geothermisch begünstigten Regionen in Deutschland: den Oberrheingraben und die Süddeutsche Molasse. Man assoziiert damit die im letzten Jahr bekannt gewordenen und sehr erfolgreichen Großprojekte wie das ORC- Geothermiekraftwerk in Landau in der Pfalz oder die in Deutschland einzigartige Kalina-Anlage des Geothermiekraftwerkes in Unterhaching bei München. Abbildung 6: Schematisches Blockbild der Tätigkeitsfelder des Leibniz Instituts für Angewandte Geophysik im Bereich Geothermie : von oberflächennahen Anwendungen, über geothermische Bohrlochmessungen, zu einer prozessorientierten Gesteinsphysik sowie Charakterisierung und Modellierung geothermischer Reservoire im tiefen Untergrund. Grafik: J. Herrmann, LIAG. Dennoch hat die Geothermie in Hannover eine sehr lange Tradition eine sehr viel längere, als die meisten weltweit arbeitenden Forschungsgruppen im Bereich Geothermie ihr Eigen nennen dürften! Erstmals im Jahre 1954 wurde im damaligen Amt für Bodenforschung (AfB) in Hannover das Referat Geothermie eingerichtet. Noch im gleichen Jahr beteiligte sich diese Arbeitsgruppe an den in der geothermischen Community wohlbekannten geothermischen Explorationsprojekten in Larderello (Italien) und auf der Mittelmeerinsel Ischia im Golf von Neapel. Dieser sehr frühe Kontakt mit der Explorationsindustrie sowie der industriellen Nutzung der geothermischen Energie prägte signifikant die geothermischen Aktivitäten des Referats Geothermik und der späteren Sektion Geothermik und Geohydraulik. Der Aspekt der Nutzung geothermischer Energie wurde von den späteren Referats- und Sektionsleitern konsequent weiter verfolgt und vorangetrieben, wodurch diese Arbeitsgruppe national und international anerkanntes Fachwissen und Bekanntheit erlangte. Seit nunmehr 55 Jahren wird in Hannover kontinuierlich im Bereich Geothermie geforscht, modelliert und innovative Konzepte entwickelt. Heute ist es das vornehmliche Ziel des Forschungsschwerpunktes Geothermische Energie des LIAG, zu einem tieferen Verständnis der physikalischen Prozesse in geothermisch nutzbaren geologischen Formationen zu gelangen und den kommerziellen Einsatz von Technologien zur geothermischen Stromerzeugung und Direktwärmenutzung voranzutreiben. Zum Erreichen der politischen Zielsetzungen einer CO 2 - Emissionsminderung und einer Ressourcen schonenden Energieversorgung kann die weitgehend emissionsfreie Nutzung der Erdwärme als eine Form der erneuerbaren Energien einen wesentlichen Beitrag leisten. Das nahezu unerschöpfliche geothermische Energieangebot steht unabhängig von Tages- und Jahreszeit durchgehend zur Verfügung und erlaubt damit, im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien, die Produktion von Wärme und Strom im Grundlastbereich. Die im Forschungsschwerpunkt entwickelten Modellvorstellungen und Methoden dienen der Abschätzung und Bewertung geothermischer Speichereigenschaften. Sie erlauben damit eine Verbesserung der Vorab-Beurteilung möglicher Standorte sowie eine Erhöhung der Planungssicherheit für zukünftige geothermische Anlagen. Die Arbeiten in diesem Forschungsschwerpunkt des LIAG konzentrieren sich aktuell auf vier große Themenfelder: Fündigkeitsrisiko, Malmkarst, geothermisches Potenzial von Störungszonen sowie Stimulation petrothermaler Systeme. In der Sektion 4 Geothermik und Geohydraulik sind der Wärme- und 17

18 Tiefe Geothermie Erfolgreiche Synergie von Wissenschaft und Wirtschaft Wasserhaushalt der oberen Erdkruste Gegenstand des Forschungsinteresses (Abb.6). Durch geothermische Bohrlochmessungen, hydraulische Feldexperimente und präzise Laboruntersuchungen erforscht die Sektion die Untergrundtemperaturen sowie die thermischen und hydrologischen Eigenschaften von Gesteinen bis in Tiefen von 6000 Metern. Sie nutzt diese Informationen unter anderem für geothermische Ressourcenabschätzungen sowie zur Bewertung möglicher Objektstandorte. Die Forschungsarbeiten im Bereich Grundwasser konzentrieren sich auf die Beobachtung und Beschreibung der Bewegung des Grundwassers und seiner Inhaltsstoffe. Für die Abschätzung von Grundwasserströmungen und Prognosen zur Förderung von Erdwärme werden numerische Modellrechnungen durchgeführt. Dabei kann sich das Institut für diese Aufgaben auf die in Deutschland umfangreichste Datensammlung von Untergrundtemperaturen und Wärmestromdichtewerten stützen. Eine breite und hochmoderne Laborausstattung ermöglicht petrophysikalische Forschung an geothermischen Reservoirgesteinen sowohl für Fragestellungen im Niederals auch im Hochenthalpie-Bereich der Geothermie. Dadurch besitzt die Sektion 4 und das LIAG ein ausgeprägtes Alleinstellungsmerkmal innerhalb der Angewandten Geophysik in Deutschland und sichert sich eine gute Ausgangsposition für die nächsten 55 Jahre hochqualitativer Geothermieforschung im GEO- ZENTRUM Hannover. Danksagung Das Leibniz Institut für Angewandte Geophysik bedankt sich an dieser Stelle herzlichst bei allen Partnern aus der Wirtschaft, ohne deren Engagement und Begeisterung für Geothermieforschung dieses Projekt sicher bei weitem nicht so erfolgreich verlaufen wäre. Ein weiterer Dank geht an die Kollegen der Referate Beschaffung und Haushalt des GZH sowie an die zahlreichen ungenannten Helfer und Helferinnen, die stets tatkräftig dem Beschaffungsteam zur Seite standen. Last but not least geht ein Dank für Ihr großes Verständnis sowie für die Möglichkeit diesen Artikel zu schreiben, an die Redakteure dieser Zeitschrift Ausgewählte Literaturhinweise: Schellschmidt, R. & Schulz, R., in: Bresee, J. C. (Ed.) (1992): Geothermal Energy in Europe, Soultz Hot Dry Rock Project. 309 p.; New York (Gordon and Breach Science Publishers). Cermák, V. & Hänel, R. (1982): Geothermics and Geothermal Energy. 299 p.; Stuttgart (Schweizerbart). Hänel, R., Rybach, L. & Stegena, L. (1988): Handbook of Terrestrial Heat Flow Density Determination Guidelines and recommendations of the International Heat Flow Commission). 499 p.; Dordrecht (D. Reidel Publ. comp.). Hänel, R. & Staroste, E. (EDS.) (1988): Atlas of geothermal resources in the European Community, Austria and Switzerland. pp. LXXIV + 110; Hannover (Th. Schäfer). Hurter, S. & Hänel, R. (Eds.) (2002): Atlas of Geothermal Resources in Europe. - Luxemburg (Office for Official Publications of the European Communities). Jung, R. (2007): Stand und Aussichten der Tiefengeothermie in Deutschland. Erdöl Erdgas Kohle 123. Jg. 2007, Heft 2: 60-67; Hamburg. Jung, R., Röhling, S., Ochmann, N., Rogge, S., Schellschmidt, R., Schulz, R. and Thielemann, T. (2002): Abschätzung des technischen Potenzials der geothermischen Stromerzeugung und der geothermischen Kraft-Wärmekopplung (KWK) in Deutschland, Bericht für das Büro für Technikfolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag, BGR/GGA, Archiv-Nr , Hannover,. Kessels, W. & Kück, J. (1995): Hydraulic Communication in Crystalline Rock Between the two Boreholes of the Continental Deep Drilling Project in Germany. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abst., Vol. 32, No. 1: 37-47; London (Elsevier Ltd.). Kühne, K., Maul, A.-A. & Gorling, L. (2003): Aufbau eines Fachinformationssystems Geophysik. Z. Angew. Geol. 2/2003: 48-53; Hannover. Pribnow, D. & Schellschmidt, R. (2000): Thermal Tracking of Upper Crustal Fluid Flow in the Rhine Graben. Geophysical Research Letters, 27(13), Schulz, R., Aagemar, T., Alten, J.-A., Kühne, K., Maul, A.-A., Pester, S. & Wirth, W. (2007): Aufbau eines geothermischen Informationssystems für Deutschland. Erdöl Erdgas Kohle 123. Jg. 2007, Heft 2: 76-81; Hamburg. Schulz, R., Jung, R., Pester, S. & Schellschmidt, R. (2007): Quantification of Exploration Risks for Hydrogeothermal Wells. Proceedings European Geothermal Congress 2007, , Paper 069: 6 p; Unterhaching, Germany. Kontakt: Leibniz Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) Sektion 4 Geothermik und Geohydraulik Stilleweg 2 D Hannover Tel.: Fax: Web: Reimann Oil Tools (R.O.T.) Bunsenstraße 6 D Adendorf Tel.: Fax: Web: LogIn Logging Instruments Bohrlochmeßgeräte GmbH Postfach 42 D Gommern oder Industriepark Straße B Nr. 2 D Gommern Tel.: Fax: Web: WILLE Karosserie- und Fahrzeugbau GmbH & Co. Gebrüder-Heyn-Straße 4 D Lüneburg Tel.: Fax: Web: 18

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20 Tiefe Geothermie GeoJetting Entwicklung und Betrieb der Höchstdruckwasserstrahl-Bohrtechnik Von Rolf Bracke und Volker Wittig Rolf Bracke ist Professor an der HS Bochum und Mitglied im Vorstand des GZB Zusammenfassung Bei der Betrachtung eines geothermischen Gesamtsystems - oberflächennah oder tief reichend - entfällt der Großteil der Anlagenkosten auf den Untertageteil. Deshalb muss ein Schwerpunkt künftiger Technologienentwicklungen in der Geothermie auch Untertage liegen; d.h. bei innovativen Verfahren zum Bohren und zur Reservoirerschließung für leistungsfähige Erdwärmetauscher. Am nordrhein-westfälischen Geothermie Zentrum auf dem Campus der Hochschule Bochum wurde in den Jahren mit Förderung des BMBF ein neues Bohrverfahren auf der Basis von Höchstdruckwasserstrahltechnik entwickelt. Das Verfahren wird als GeoJetting bezeichnet. Das Verfahren benötigt Klarwasser als einziges Antriebsmedium und ist damit besonders grundwasserverträglich. Die Technologie löst das Gestein mit z.z. bis zu 1000 bar Wasserdruck in seinem Feststoffverband vollständig auf und überführt es in Suspension. Das Verfahren gestattet im Vergleich zu Bohrungen mit herkömmlichen Perkussionshämmern 3-5- fach höhere Bohrgeschwindigkeiten in Lockergesteinen und in gering verdichteten Sedimentgesteinen. GeoJetting hat 2008 den Ruhr2030Award - Innovationspreis des Initiativkreises Ruhr für die Kompetenzfelder Energie - Neue Werkstoffe - Logistik - gewonnen. Für 2009 ist GeoJetting im Innovationswettbewerb des Bundespräsidenten als Ort der Ideen prämiert worden. Die kommerziellen Rechte an dem GeoJetting-Verfahren wurden von der Hochschule Bochum Mitte 2008 an die Fa. Vaillant geosysteme GmbH abgetreten; das Heizungs- und Klimatechnikunternehmen möchte sich damit als Systemanbieter entlang der Wertschöpfungskette von der Wärmepumpe bis zum Erdwärmetauscher etablieren. Seit September 2008 befindet sich GeoJetting im Feldeinsatz. Hierbei wurde sich aus logistischen Gründen zunächst auf Projekte in Nordrhein-Westfalen beschränkt. Dort wird die Bohrbarkeit unterschiedlicher Gesteinsformationen getestet. Der nachstehende Beitrag beschreibt die Hintergründe, Entwicklung und Perspektiven dieses speziell für den Einbau von Erdwärmesonden entwickelten Bohrverfahrens. Hintergrund der Entwicklung Die oberflächennahe Geothermie erlebt in Kombination Wärmepumpentechnik zur Gebäudeklimatisierung und Warmwasserbereitung eine dynamische Marktentwicklung. Chancen diese Technik in den kommenden Jahren weiter zu etablieren ergeben sich insbesondere durch die steigenden Kosten für fossile Energieträger und die neuen gesetzliche Rahmenbedingungen auf dem Wärmesektor. Ein Hemmnis für die schnellere Erschließung dieses Marktpotenzials liegt zuweilen in den erforderlichen Bohrungen für die Erdwärmetauscher. Deren Kostenanteil am Gesamtsystem ist mit 60-70% häufig noch zu hoch und das System im Vergleich zu konkurrierenden Heizungssystemen oftmals nicht wettbewerbsfähig. Weil die oberflächennahe Erdwärme außerdem über Systeme von zwei bis vier Sonden erschlossen wird, ergibt sich bei Plangebieten mit mehreren Wohneinheiten zuweilen ein erheblicher Rüstzeit- und Kostenaufwand für das Umsetzen der Geräte von Bohrloch zu Bohrloch. Insofern stand die Entwicklung vor der Aufgabe, ein Bohrverfahren zu entwickeln, das speziell auf die Erfordernisse und Bedingungen für die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme ausgerichtet ist und gegenüber den bislang eingesetzten Techniken nicht nur Zeit-, sondern auch Kostenvorteile sowie eine verbesserte Kontrolle der Einbauqualität bietet. Ziel war es nicht nur ein schnelleres und möglichst kostengünstigeres Bohrverfahren zu entwickeln, sondern insbesondere auch den Einbau der Erdwärmesonden in einem Arbeitsgang mit gleichzeitig sehr hohem Qualitätsanspruch umzusetzen. Der Einbau von Erdwärmesonden erfolgt derzeit nach der trip in / trip out - Methode. Hierbei wird zunächst das Loch gebohrt und nach Erreichen der Zielteufe - der Bohrstrang nebst Bohrwerkzeugen aus dem Loch entfernt. Das Bohrloch bleibt offen und i.d.r. ohne Schutz stehen. Danach wird die Erdwärmesonde in das Bohrloch herabgelassen - ein Vorgang, der sich zuweilen problematisch gestalten kann, da sich die steifen und mit viel Drall versehenen HDPE-Rohre der Sonden an einer klüftigen oder ausgebrochenen Bohrlochwandung leicht aufhängen können. Dadurch wird z.b. das Erreichen einer genauen, gewünschten Tiefe erschwert. Ein Zusammenfallen des Bohrlochs bzw. das Nachfallen aus der Bohrwand kann bei dieser Installationsmethode nicht immer vermieden werden. Abhilfe schafft hier eine Hilfsverrohrung, was aber zu einer weiteren rund 30 bis 50 %igen Kostenerhöhung führt und sehr aufwändig in der Umsetzung ist. Die Basistechnologien Als technologische Basis für das neu zu entwickelnde Bohrverfahren diente zunächst die in den USA verbreitete Direct-Push-Technik, bei der Bohr- und Sondierwerkzeuge mit fahrzeuggebundenen, hydraulischen Perkussionshämmern ( Top Drive ) in den Untergrund getrieben werden. Mit dem Direct- Push-Verfahren lassen sich einerseits die Nachteile der konventionellen Großbohrtechnik vermeiden, da erheblich schneller, flexibler und Platz sparender 20

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