Erdwärmenutzung in Wasserschutzgebieten Eine Betrachtung aus wasserwirtschaftlicher Sicht -

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1 Erdwärmenutzung in Wasserschutzgebieten Eine Betrachtung aus wasserwirtschaftlicher Sicht - 1. Einleitung Die Erdwärmenutzung in Baden-Württemberg hat in den letzten Jahren rasant zugenommen. Bis Anfang 2009 waren beim Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) insgesamt über Bohrungen für Erdwärmesonden erfasst (Stand: Januar 2009) [LGRB 2009]. Die Bohrungen verteilen sich über das gesamte Landesgebiet, wobei es regional Unterschiede gibt (Bild 1). Grundsätzlich wird im Interesse des Klimaschutzes und zur Schonung fossiler Energieträger die verstärkte Nutzung von regenerativen Energien von vielen Stellen begrüßt. Bild 1: Gemeldete Erdwärmesonden in Baden-Württemberg (Quelle: Regierungspräsidium Freiburg, Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau) 1

2 Gleichzeitig sind jedoch auch andere öffentliche Belange, wie zum Beispiel der nachhaltige Grundwasserschutz und die Sicherstellung der öffentlichen Trinkwasserversorgung, zu berücksichtigen. Eine Grundwassergefährdung im Einzugsbereich von Trinkwassergewinnungsanlagen kann insbesondere durch den Bau von Geothermischen Anlagen und dem damit verbundenen Eingriff in das Grundwasser infolge mangelhafter Planung, unsachgemäßem Bau und Betrieb und nicht ausreichender Kontrolle dieser Bauvorhaben nicht ausgeschlossen werden. Zu bemängeln sind Einträge in das Grundwasser im Rahmen der Bohrtätigkeiten, zum Beispiel durch die Verwendung von Spülzusätzen, das Verbinden verschiedener Grundwasserstockwerke infolge unzureichender Abdichtungen, Einträge durch das Auslaufen eines wassergefährdenden Wärmeträgermediums oder die Beschaffenheitsveränderung des Grundwassers durch Wärmeentzug/-eintrag mit der möglichen Folge einer Verschiebung von Lösungsgleichgewichten. Heute verursachte Fehler machen sich oftmals erst viele Jahre später bemerkbar. Zudem können Summeneffekte, verursacht durch die Vielzahl der Anlagen, zu Beeinträchtigungen des Grundwassers führen. 2. Rechtliche und Planungsgrundlagen In Baden-Württemberg sind der Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden (2005) und der Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmekollektoren (2008) erschienen, die sowohl der Verwaltung als auch den Planern, Antragstellern und Herstellern Hilfestellung leisten sollen. Zudem hat der Verein Deutscher Ingenieure eine Richtlinie (VDI 4640) zur thermischen Nutzung des Untergrundes herausgegeben. Neben dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG), dem Wassergesetz für Baden-Württemberg (WG) und dem Bundesberggesetz (BBergG) in Verbindung mit dem Lagerstättengesetz sind innerhalb von Wasserschutzgebieten zusätzlich die regionalen und einschlägigen Wasserschutzgebietsverordnungen zu beachten. Laut 37 Abs. 2 WG Baden-Württemberg sind Erdarbeiten und Bohrungen, die keiner behördlichen Zulassung bedürfen und die mehr als 10 m tief in den Boden eindringen oder auf die Beschaffenheit des Grundwassers einwirken können, der unteren Wasserbehörde anzuzeigen. Jede Erdwärmesondenbohrung ist nach 4 Lagerstättengesetz bzw. 127 BBergG der zuständigen Bergbehörde anzuzeigen. Erdwärmesondenbohrungen über 100 m Tiefen können gegebenenfalls betriebsplanpflichtig sein. 2

3 In Wasser- und Quellschutzgebieten gelten die Regelungen der jeweiligen Rechtsverordnung. In der Regel ist der Bau und Betrieb von Erdwärmesonden in der Zone I bis III/III A untersagt. 3. Wasserwirtschaftliche Forderungen Im Positionspapier Erdwärmenutzung in Trinkwassereinzugsgebieten hat die Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW) die Forderungen seitens der Wasserwirtschaft formuliert [DVGW 2008]. Grundsätzlich ist dem Schutz des Grundwassers Vorrang vor der Erdwärmenutzung einzuräumen. Dies wird bereits in der VDI (Abschnitt 4.1.2) gefordert. In Gebieten, in denen zur Erschließung der Erdwärme das erforderliche sehr hohe Schutzniveau nicht sichergestellt und Risiken für das Grundwasser nicht ausgeschlossen werden können, sind geothermische Anlagen aus Sicht des Grundwasserschutzes grundsätzlich abzulehnen. Gemäß dem Arbeitsblatt W 101 Richtlinien für Trinkwasserschutzgebiete; Teil 1: Schutzgebiete für Grundwasser des DVGW stellt das Errichten, Erweitern und der Betrieb von Grundwasserwärmepumpen, Erdwärmesonden und kollektoren in den Zonen II und III/III A ein sehr hohes bis hohes Gefährdungspotenzial dar (DVGW 2006). Das Errichten von geothermischen Anlagen birgt grundsätzlich Gefahren in sich, die auch trotz sorgfältigster Planung und Bauausführung nicht vollkommen ausgeräumt werden können. Die Erdwärmenutzung ist deshalb mit den hohen Schutzanforderungen in den Schutzzonen I, II und III/III A nicht zu vereinbaren und aus Vorsorgegründen zu unterlassen. Falls die hydrogeologischen Bedingungen eine nachteilige Veränderung des Grundwassers durch Bau und Betrieb von Erdwärmesondenanlagen nicht besorgen lassen, ist im Einzelfall eine Ausnahme nur in der Schutzzone III B möglich, wenn als Wärmeträgerflüssigkeit ausschließlich Wasser eingesetzt wird. Die Beurteilung der Eignung des Standorts für die Erdwärmenutzung muss nach wasserwirtschaftlichen und hydrogeologischen Kriterien erfolgen. Für die Erdwärmenutzung sind insbesondere Informationen zum geologischen Schichtaufbau, zum Grundwasserflurabstand, zu den Grundwasserfließverhältnissen und zur Stockwerkstrennung erforderlich. Bei der wasserwirtschaftlichen Prüfung ist zu klären, ob sich der Standort in Gebieten befindet, die sich für eine Erdwärmenutzung nicht eignen (Ausschlussgebiete, z.b. Sulfatgestein (Gips-/Anhydritspiegel) [LGRB 2009b], Karstgebiete, Grundwasserleiter mit starker Durchlässigkeit oder Aquifere mit artesisch gespanntem Grundwasser) oder ob bei der Errichtung mit besonderen Risiken zu rechnen ist. 3

4 Um den aus wasserwirtschaftlicher Sicht geforderten Qualitätsstandard während der Errichtung von geothermischen Anlagen erreichen zu können, sind mit den Bohr- und Ausbauarbeiten ausschließlich Bohrfirmen zu beauftragen, die als Fachfirma nach dem DVGW- Arbeitsblatt W 120 zertifiziert sind und sowohl über die geeigneten Gerätschaften, als auch über das entsprechend fachlich ausgebildete Bohrpersonal verfügen. Um den Anforderungen an die geothermischen Bohrungen besser gerecht zu werden, wird die W 120 momentan überarbeitet und in zwei Teile unterteilt. Der Teil 2 wird speziell die Qualifikationsanforderungen für die Bereiche Bohrtechnik und oberflächennahe Geothermie enthalten. Die Durchführung der Bohrarbeiten sowie der anschließenden Arbeiten zum Ausbau der geothermischen Anlage inklusive der sicheren und dauerhaften Verpressung des Bohrloches, hat unter strenger Beobachtung der entsprechenden DIN-Normen und Technischen Regeln des DVGW zu erfolgen. Der Bohrlochringraum um die Sonde sowie der Bereich zwischen den Sondenrohren sind vollständig und hohlraumfrei zu verfüllen. Die Verfüllung wird benötigt, um dauerhafte hydraulische Kurzschlüsse zwischen Grundwasserstockwerken zu verhindern, die Sondenstränge vor Beschädigungen zu schützen und um der Gefahr von Setzungen entgegenzuwirken. Momentan wird diskutiert, ob eine dauerhaft einwandfreie Verfüllung überhaupt realisierbar ist, wenn Sonden einer Frost-Tau-Wechsel-Beanspruchung (z.b. beim Betrieb außerhalb von Wasserschutzgebieten) ausgesetzt werden. Derzeit gibt es noch kein Hinterfüllmaterial, bei dem die Frost-Tau-Wechsel-Beständigkeit zweifelsfrei nachgewiesen werden konnte. Um eine Gefährdung des Grundwassers zu vermeiden, ist eine Reihe von Anforderungen an die Bau- und Betriebstoffe sowie an das Material von Erdwärmesonden zu stellen. Grundsätzlich gilt, dass die maßgebenden DIN-Normen, VDI-Richtlinien und die Technischen Regeln des DVGW zu beachten sind. Alle Arbeiten sind ordnungsgemäß zu dokumentieren und dem Anlagenbetreiber und der zuständigen Behörde zu übergeben. In Form einer Haftungserklärung, die ein Betreiber einer Anlage zur Erdwärmenutzung gemäß 22 WHG jeweils vor dem Baubeginn abgeben sollte, soll dieser zur Einhaltung des Gesetzes verpflichtet werden. Gemäß 22 Wasserhaushaltsgesetz haftet derjenige für Schäden, der Stoffe in ein Gewässer einbringt, einleitet oder die physikalische, chemische oder biologische Beschaffenheit des Wassers verändert. Im Falle eines eingetretenen Schadens ist demnach der Schadensverursacher zum Ersatz oder einer Entschädigung gegenüber dem Betroffenen verpflichtet. Grundsätzlich sind Auswirkungen und Gefährdungen des Grundwassers auch bei der Aufgabe der Nutzung von Anlagen, z.b. durch einen Defekt der Anlage und beim Rückbau von Anlagen möglich. Die Gefährdungen und 4

5 nachteiligen Auswirkungen auf die Grundwasserbeschaffenheit müssen daher verhindert werden. Daher ist zu fordern, dass Erdwärmebohrungen in Wasserschutzgebieten so ausgebaut werden, dass mindestens eine nachträgliche Verfüllung der Anlage mit geeigneten Suspensionen möglich ist. 4. Fazit Die Nutzung von regenerativen Energien wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen und wird als zukunftsträchtig angesehen. Doch sollte vor allem bei der Nutzung von Erdwärme berücksichtigt werden, dass es hierbei zu konkurrierenden Nutzungen kommen kann. Vor allem in den Schutzzonen II und IIIA von Wasserschutzgebieten besteht ein hohes Gefährdungspotenzial für die öffentlichen Wasserversorgungen. Deshalb sind hier schon bei der Planung und später auch beim Bau von Anlagen zur Erdwärmenutzung erhöhte Anforderungen zu stellen, um einem nachhaltigen Grund- und Trinkwasserschutz gerecht zu werden. Vor allem beim Bau von Erdwärmesonden besteht in manchen Bereichen noch erheblicher Forschungsbedarf (z.b. bei der Frost-Tau-Wechsel-Beständigkeit von Verfüllmaterialien). Unter Berücksichtigung der erhöhten Anforderungen und der Prüfung des Einzelfalls sollte die Nutzung von Erdwärme in der Schutzzone III B von Wasserschutzgebieten jedoch möglich sein, wobei vom Betreiber der Anlage die Abgabe einer Haftungserklärung vor Baubeginn einzufordern ist. 5. Literatur: DVGW Juni 2006: Arbeitsblatt W 101 Richtlinien für Trinkwasserschutzgebiete; Teil 1: Schutzgebiete für Grundwasser DVGW 2008: DVGW-Positionspapier Erdwärmenutzung in Trinkwassereinzugsgebieten (Stand: ) LGRB 2009: gemeldete_erdwaermesonden (letzter Zugriff am ) LGRB 2009b: Informationen zum Vorgehen beim Abteufen von Erdwärmesondenbohrungen in sulfatführende Gesteine ( ) Verfasser: Dirk Betting badenova AG & Co. KG Tullastraße Freiburg 5