Zielstellungen für den Standort Freiburg Dietenbach
Die Stadt Freiburg im Breisgau plant die Errichtung eines neuen Stadtviertels, um der Wohnungsnot entgegenzuwirken. Nach dem positiven Ergebnis des Bürgerentscheides für eine Bebauung des Dietenbachgeländes im Februar 2019 plant die Stadt Freiburg im Breisgau (i.Br.) die Erschließung des neuen Baugebietes Dietenbach. Der neue Stadtteil liegt im nordwestlichen Teil von Freiburg i.Br. und wird in sechs Bauabschnitte (BA) gegliedert. Es entstehen rund 6.900 Wohneinheiten für etwa 16.000 Menschen. Weitere Informationen finden Sie auf der Projekt-Website: https://www.freiburg.de/pb/495838.html. Dietenbach soll ein klimaneutrales Stadtgebiet werden, weshalb die Wärmeversorgung über erneuerbare Energien im Wärmeverbund Freiburg-West erfolgt. Mit dem Wärmeverbund Freiburg-West und damit einhergehende Dekarbonisierung der Wärmeversorgung wird ein weiterer Schritt in Richtung Energiewende umgesetzt. Als erneuerbare Energiequellen sollen u.a. folgende Quellen genutzt werden (Stand 09/2022):
- grüner Wasserstoff mittels einer Elektrolyseanlage,
- Abwasser-Wärmetauscher (Abwärme) und
- Grundwasserwärme des oberen Grundwasserleiters (Geothermie bzw. Erdwärme).
Die Nutzung der Grundwasserwärme wird als Geothermie bzw. Erdwärme bezeichnet. Diese stellt eine nachhaltige, klimafreundliche, CO2-arme und langfristige Energieversorgung dar. Darüber hinaus stellt sie nach menschlichen Maßstäben unerschöpfliche Energiequelle dar und ist somit eine erneuerbare bzw. regenerierbare Energiequelle. Fossile Energieträger und deren CO2-Emissionen können somit ersetzt werden bzw. bei der Neuplanung von vornherein darauf verzichtet werden (Dekarbonisierung).
Mit dem Wärmeverbund Freiberg-West des Konzessionärs badenovaWÄRMEPLUS werdn zukünftig neben dem Stadtteil Dietenbach auch die Stadtteile Landwasser, Lehen, Betzenhausen, Mooswald und dem Industriegebiet Nord im Wärmenetz mit erneuerbaren Energien versorgt (Link).
Unsere Leistungen im Projekt
Die AKVO GmbH (Berlin/Leipzig) hat seit nun mehr ca. 2 Jahre zusammen mit der Fa. Joswig Ingenieure GmbH (Karlsruhe/Chemnitz) die Versorgung mit Grundwasserwärme modelltechnisch geplant. Die Nutzung der Wärmeenergie aus dem Grundwasser soll in einem offenen System aus Entnahme- und Infiltrationsbrunnen erfolgen. Man bezeichnet diese Betriebsweise als offenes System, weil Grundwasser gefördert wird, wohingegen bei geschlossenen Systemen kein Grundwasser, sondern lediglich die Wärme des Untergrundes durch geschlossene Erdwärmesonden entnommen wird. Bei einem offenen System nutzt man oft Brunnendubletten (siehe hier). Das Ziel der Arbeiten von Joswig Ingenieure und AKVO war die Untersuchung von möglichen Auswirkungen auf die Umwelt durch die Nutzung des Grundwassers. Dazu gehören z.B.:
- Berechnung des Absenktrichters bei den Entnahmebrunnen,
- Berechnung der Grundwasseraufhöhung bei den Infiltrationsbrunnen,
- Berechnung der Temperaturbeeinflussung durch die Infiltration abgekühlten Wassers hinsichtlich der bereits bestehenden Trinkwasserversorgung mit Grundwasser,
- Ermittlung des Einflusses auf Oberflächengewässer (Bäche, Gräben, Flüsse) und
- Einfluss auf die Bestandsbebauung und der geplanten Bebauung (Setzungsrisiko).
Darüber hinaus wurden zahlreiche Erkundungen vor Ort durchgeführt, um die Beschaffenheit des Untergrundes im neuen geplanten Stadtteil Dietenbach hinsichtlich der geothermischen Nutzung besser bewerten zu können. Dazu wurden zahlreiche Testbrunnen und Grundwassermessstellen errichtet, um Pumpversuche durchführen zu können. Zusätzlich wurden wiederholt Abflussmessungen und Wasserstände in den Oberflächengewässer durchgeführt, um eine bessere Ausgangsdatenlage für die Berücksichtigung dieser in den Modellen zu gewährleisten.
Methodik
Zur Ermittlung möglicher Umweltauswirkungen durch die Entnahme- und Infiltrationsbrunnen wurde ein 3-dimensionales Grundwasserströmung- und Wärmetransportmodell (siehe Abbildung) der Freiburger Bucht erstellt, welches den neu geplanten Stadtteil Dietenbach enthält. Dieses beinhaltet sowohl die geologischen und hydrogeologischen Eigenschaften als auch die Wärmeparameter des Untergrundes. Darüber hinaus sind die bereits existierenden Grundwassernutzungen (Brunnen) und Oberflächengewässer (Seen und Fließgewässer) implementiert.
Für die Ermittlung der Auswirkungen durch die Nutzung des Grundwassers als Wärmeversorgung wurden Prognosen mit fiktiven Entnahme- und Infiltrationsbrunnen über 20 Jahre durchgeführt.
Ergebnisse
Im Ergebnis der Modellierung steht ausreichend Grundwasser im oberen GWL zur geplanten Nutzung als Wärmequelle für den Stadtteil Dietenbach zur Verfügung. Erwartungsgemäß stellt sich durch den Betrieb der geothermischen Anlage Dietenbach eine Abkühlung des Grundwassers ein. Die Abkühlung im weiteren Grundwasserabstrom (ca. 2 km) von Dietenbach liegt unter < 1 K und wird aus unserer Sicht als gering bewertet. Die Nutzung des Grundwassers zur Wärmeversorgung von Dietenbach hat somit keine negativen Auswirkungen auf die bereits existierende Trinkwasserversorgung durch Grundwasser. Das Setzungsrisiko durch die erhöhte Grundwasserabsenkung im Winter durch die geothermische Anlage ist nach derzeitigem Kenntnisstand vernachlässigbar. Das Energiekonzept des neu geplanten Stadtteils Dietenbach von Freiburg i. Br. mit Wärme aus dem Grundwasser (Erdwärme) kann somit eine nachhaltige, klimafreundliche, CO2-arme und langfristige Energieversorgung darstellen. Mit der Umsetzung von erneuerbaren Energien zum klimaneutralen Wohnen in Dietenbach wird ein zukunftweisendes Projekt für einen weiteren Beitrag zur Energiewende realisiert.