Der Run auf die Claims in den Innenstädten

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Hilke Schuster
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1 Geothermie Der Run auf die Claims in den Innenstädten Referent: Dr. rer. nat. Erich Mands Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Geothermie mit Schwerpunkt geothermische Anlagen zum Heizen und Kühlen UBeG GbR - Dr. E. Mands & Sauer Umwelt - Baugrund - Geothermie - Geotechnik Zum Boden 6, D Wetzlar, Tel.: e.mands@ubeg.de

Schwerpunkt geothermische Anlagen zum Heizen und Kühlen UBeG GbR - Dr. E.

2 Was ist Geothermie? Definition: Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde (Syn.: Erdwärme). Fumarole bei Kjölur, Island

3 Grundlagen Im Innern der Erde sind unvorstellbare Energiemengen gespeichert. Sie fließen in einem ständigen Wärmestrom Richtung Oberfläche und entsprechen der Sonneneinstrahlung vieler Millionen Jahre. Diese Energie stammt aus zwei Quellen: zu etwa 30 % von der Ursprungswärme aus der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren. zu etwa 70 % aus dem Zerfall natürlicher radioaktiver Isotope

Sonneneinstrahlung vieler Millionen Jahre.

4 Grundlagen Die gesamte thermische Leistung, die die Erde ständig abgibt, liegt hochgerechnet zwischen 38 und 43 TW (38-43 Mio. MW), ca. das 2,5-fache des Weltenergiebedarfs Der geothermische (terrestrische) Wärme-fluß beträgt rund 0,03-0,20 W/m 2, im Mittel etwa 0,06-0,07 W/m 2 Die Temperatur nimmt im weltweiten Mittel um rund 3 C pro 100 m zur Tiefe hin zu

das 2,5-fache des Weltenergiebedarfs Der geothermische (terrestrische) Wärme-fluß beträgt

5 Grundlagen Temperatur [ C] In Mitteleuropa nimmt pro 100 m Tiefe die Erdtemperatur durchschnittlich um 3 C zu. In Regionen mit sogenannten geothermischen Anomalien steigt sie noch wesentlich schneller. Temperaturprofil Oberrheingarben April January July October Temperature [ C] Data from 1988

In Regionen mit sogenannten geothermischen Anomalien steigt sie noch wesentlich schneller.

6 Definition Definition: Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde (Syn.: Erdwärme). Die Unterscheidung zwischen Oberflächennaher Geothermie und Tiefer Geothermie wird bei einem Teufenbereich von rund 400 m getroffen

7 Möglichkeiten der Nutzung 1. Tiefengeothermie a. Nutzung von heißen Tiefengeothermischen Wässern b. Enhanced geothermal Systems - Hot Dry Rock c. Supertiefe Erdwärmesonde 2. Oberflächennahe Geothermie a. geschlossene Systeme i. Erdwärmesonden ii. Horizontal Kollektoren iii. Erdberührende Bauwerkteile b. offene Systeme i. Brunnendublette ii. Seewassernutzung iii. Grubenwassernutzung

Supertiefe Erdwärmesonde 2. Oberflächennahe Geothermie a. geschlossene Systeme i.

8 1. Prinzip der Tiefengeothermie Hydrothermale Geothermieanlage Altheim +400 m N Strom Fernwärme S NN 0 m Quartär / Tertiär -500 m m m m Oberkreide Malm tiefere Schichten Die Geothermie Anlage Altheim in Österreich produziert ca. 1MW elek. und 8 MW therm. Leistung m

m -2000 m Oberkreide Malm tiefere Schichten Die Geothermie Anlage

10 Prinzip der oberflächenahen Geothermie Wärmepumpe (1 Teil el. Energie) 4 Teile Heizenergie) Wärmepumpe Heizung Arbeitszahl Heizenergie Antriebsenergie (3 Teile Erdwärme)

11 Prinzip vieler großer geothermischen Anlagen, Speicherung der thermischen Energie im Untergrund (Underground Thermal Energy Storage UTES)

12 Grundwassernutzung, offenes System Wechsel-Speicher Durchfluß-Speicher Heizen und kühlen mit offenem System, direkte Nutzung von Grundwasser (ATES, Aquifer Thermal Energy Storage)

13 Verkaufszahlen Wärmepumpen Mit erdgekoppelten System wurden (Wärmepumpen) WP wurden ,9 TWh (nur geothermischer Anteil, d.h. ohne den Antriebsstrom) gewonnen. Vergleich Tiefengeothermie hier wurden 0,3 TWh gewonnen.

geothermischer Anteil, d.h. ohne den Antriebsstrom) gewonnen.

14 Bergrecht..

15 Vorgehensweise 1. Beantragung eines Aufsuchungsfeldes 2. Aufsuchen des Bodenschatzes (Untersuchungen im Aufsuchungsfeld bezüglich Höffigkeit) 3. Berechnung der Größe des Bewilligungsfeldes (Simulation mit finiten Elementen) (Hier existiert keine Grenztemperatur, in der Regel wird 1 K Unterschied zur natürlichen Temperatur für die Grenze angenommen) 4. Beantragung des Bewilligungsfeldes 5. Erstellen eines Betriebsplans zum Abbau des Rohstoffes 6. Förderung und Vermarktung des bergfreien Rohstoffes

Berechnung der Größe des Bewilligungsfeldes (Simulation mit finiten Elementen) (Hier existiert keine Grenztemperatur, in der

16 S2 S1 F2 F1 UBeG Beispiel Rheinbogen in Bonn (2004) S1 S2 F1 F2 Lage des Bewilligungsfeldes Stand m Aquifer: 8m kf: 3,3 x 10e-2 m/s Regionaler GW-Fluß: 10m/a Richtung: 225 SW 2 x 15l/s Förderung 2 x 15l/s Reinjektion m UBeG GbR - Dr. Mands & Sauer Projekt Nr.: Zum Boden Wetzlar Anlage: 8 Projekt: Bonn, VISIO Datum: Auftraggeber: Bonn Visio Immobilienverwaltung GmbH & Co. KG Ausbreitung der thermischen Front nach 50 Jahren CONFLOW-Berechnung Berechnung des thermischen Einflussgebietes mittels Conflow- Software

Mands & Sauer Projekt Nr.:047-057 Zum Boden 6 35580 Wetzlar Anlage: 8 Projekt: Bonn, VISIO Datum: 17.10.

17 Stand heute Die Bergämter von NRW haben beschlossen den 4. Abs.2 BBergG Versteckt im BBergG 4, Abs. 2 BBergG steht: Gewinnen (Gewinnung) ist das Lösen oder Freisetzen von Bodenschätzen ; ausgenommen ist das Lösen oder Freisetzen von Bodenschätzen 1. in einem Grundstück aus Anlaß oder im Zusammenhang mit dessen baulicher oder sonstiger städtebaulicher Nutzung so auszulegen, dass in einem Grundstück bedeutet, dass die Bohrung auf dem Grundstück liegen muss egal ob die Wärme dem eigenen Grundstück oder benachbarten Grundstücken entzogen wird.

18 Hyrogeologisches Temperaturtransportmodell Ohne Beeinflussung des (Wärmeentzug) aus dem Bewilligungsfeld Polizeipräsidium Mit Beeinflussung (Wärmeentzug) aus dem Bewilligungsfeld Polizeipräsidium

19 2.) Bonner Bogen Kameha Grand Hotel

20 Beispiele Frankfurt Rücklauf Heizung reversible Wärmepumpe Vorlauf Heizung Wärmetauscher (Wärmepumpe) Wärmetauscher Zur Nutzung der Erdwärme am Standort Westend Duo in Frankfurt hat die Hoch-Tief AG ein Bewilligungsfeld zur alleinigen Nutzung der Geothermie vom Bergamt Wiesbaden verliehen bekommen. Die Grenzen des Bewilligungsfeldes wurden dort festgelegt wo die Temperaturänderung durch den Wärmeentzug 1 K weniger als die natürliche Untergrundtemperatur beträgt. Verpressbrunnen Förderbrunnen Quartär Tertiär AQUIFER Förderpumpe Filterstrecke ca m Filterstrecke ca m UBeG GbR Dr. E. Mands & M. Sauer - Zum Boden Wetzlar - Schema geothermische Grundwassernutzung Tower 24

Die Grenzen des Bewilligungsfeldes wurden dort festgelegt wo die Temperaturänderung durch den Wärmeentzug 1 K weniger als die natürliche Untergrundtemperatur beträgt.

21 UBeG Konflikt Bewilligungsfeld / 4 BBergG.

22 Beispiel Frankfurt Feld Tower 24 Temperaturen

23 Konflikt Bewilligungsfeld / 4 BBergG. Zur Nutzung der Erdwärme sollen am Standort des geplanten BV Erdwärmesonden errichtet werden. Die Sonden sollen ca. 80m tief in den Untergrund einbinden. Die Filter der Brunnenanlage am Westend Duo beginnen erst ab dieser Tiefe Die Entfernung zwischen den Zentren der beiden Anlagen ist ca. 150m. Westend Duo Geplantes BV Lage BV mit angedachter Geothermienutzung Heizung in MWh/a 1058 geplant ca. 750 Kühlung in MWh/a 913 geplant ca. 320 Differenz Heizen / Kühlen

24 Konflikt Bewilligungsfeld / 4 BBergG. Die Nutzung der Geothermie für geplanten BV soll auf dem eigenen Grundstück stattfinden, alle Erdwärmesonden befinden sich auf dem Areal des Bauträgers. Alle Erdwärmesonden weisen einen Abstand von 5m zur Grundstücksgrenze auf. Es wurde ein Antrag zur Errichtung von 110 Erdwärmesonden mit einer Tiefe von 80m gestellt. Der Antrag wurde abgelehnt, da sich das Erdwärmesondenfeld innerhalb des Bewilligungsfeldes Tower 24 befindet. Auf Nachfrage wurde erläutert, dass es sich nicht um eine Nutzung auf dem eigenen Grundstück handelt. Es muß der Nachweis erbracht werden, dass der Wärmeentzug nicht die Grundstücksgrenzen überschreitet. Analog zur Erstellung der Grenzen des Bewilligungsfeldes Tower 24 wurde angeführt, dass die Temperaturen an der Grundstücksgrenze des geplanten BV < 1 K zur natürliche Untergrundtemperatur eingehalten werden sollen. Der Antrag wurde trotzdem abgelehnt, da man in diesem Fall nicht mit 1 K sondern mit 0K rechnen müßte. Im übrigen ( so wurden wir aufgeklärt) gilt die nach der neusten Verordnung (Staatsanzeiger Hessen) generelle Abstandsregelung von 5m zur Grundstücksgrenze nur für Anlagen bis 30 KW.

25 Konflikt Bewilligungsfeld / 4 BBergG. ca. 80m ca. 100m Nach der Simulation für eine 30 KW-Anlage (reine Heizung, keine Kühlung) reicht die Temperaturausdehnung (1K) weit über die Grundstücksgrenzen eines normalgroßen Grundstückes hinaus. Die Forderung der Behörden wurde sogar mit 0K festgelegt. (physikalisch unmöglich)

26 Entsprechend Staatsanzeiger April 2010 Weiterer Behördenmarathon wurde exemplarisch eine Anlage mit 30 KW für das gleiche BV beantragt. Die Anlage wurde abgelehnt mit der Begründung, dass nur in der Regel davon auszugehen ist, dies aber nicht die Regel sei. Eine Belegung der Kellerwände mit Erdwärmetauschern wurde ebenfalls abgelehnt, da dass Grundwasser hoch steht und dadurch das Gleiche gilt wie bei einer 30KW Anlage.

27 Fazit: Dem Grundstückseigentümer wurde das Recht auf Nutzung der Ressource Erdwärme auf dem eigenen Grundstück verweigert. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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