Geothermie
AKVO unterstützt seit vielen Jahren Architekturbüros, Stadtwerke, Energieversorger, Projektentwickler sowie private Kunden bei der Gewinnung von geothermischen Energien. Aufgrund der gestiegenen Energiekosten für Strom und Gas gewinnt die geothermische Nutzung stetig an Bedeutung.
Die Geothermie bezeichnet die in der Erdkruste gespeicherte Erdwärme und deren Nutzbarmachung zum Heizen, Kühlen und zur Stromerzeugung. Je tiefer in die Erdkruste vorgedrungen wird, desto höher sind die Temperaturen. Auf Basis dieses wechselnden Temperaturniveaus wird unterschieden zwischen:
- oberflächennaher Geothermie und
- tiefer Geothermie.
Erdwärme bietet den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu anderen Energien sowohl wetter- als auch zeitunabhängig verfügbar ist und Autonomie von fossilen Energieträgern ermöglicht. Zudem gehört sie zu den erneuerbaren sowie umweltfreundlichen Energien. Als Technologie bietet die Geothermie viel Potenzial, um zukünftig ganze Großstädte mit regenerativer Wärmeenergie zu versorgen.
Wir sind Praxispartner für das duale Studium der IU Internationale Hochschule. Die IU ist Deutschlands größte private Hochschule, staatlich anerkannt und von der FIBAA systemakkreditiert.
Oberflächennahe Geothermie
Bei der oberflächennahen Geothermie wird die Wärmeenergie in bis zu 400 Meter Tiefe für die Beheizung und Kühlung von Gebäuden und Anlagen sowie zur Enteisung nutzbar gemacht. In diesem Bereich der Erdoberfläche beträgt die Temperatur maximal 25 °C, weshalb der Wärmehaushalt mithilfe von Wärmepumpen auf ein nutzbares Temperaturniveau gehoben werden muss.
Grundsätzlich kann die Energie sowohl aus den oberen Erd- und Gesteinsschichten als auch aus dem Grundwasser gewonnen werden. Laut Statista stammen derzeit rund 9 Prozent der erneuerbar erzeugten Wärmeenergien aus oberflächennaher Geothermie.
Typische Anlagetypen sind Erdwärmesonden. Hierbei wird die Sonde über eine 50-100 Meter tiefe senkrechte Bohrung in ein Rohr eingelassen, das die Erdwärme wiederum über eine Wärmeträgerflüssigkeit zur Wärmepumpe an die Oberfläche leitet. Auch Grundwasserwärmepumpen und -brunnen eignen sich aufgrund der ganzjährig konstanten Grundwassertemperatur als Wärmequelle.
Ist in einem Gebiet ausreichend Grundwasser verfügbar, können solche Grundwasseranlagen maßgeblich zur Wärmeversorgung ganzer Wohngebiete beitragen.
Tiefe Geothermie
In der tiefen Geothermie wird Wärmeenergie im tieferen Erdinneren zwischen 400 und 5.000 Metern erschlossen. Verglichen mit der oberflächennahen Geothermie herrschen dort deutlich höhere Temperaturen.
Die Anlagen für diese Tiefen sind zur Stromerzeugung geeignet. Prinzipiell wird in der tiefen Geothermie zwischen den sogenannten Hochenthalpie- und Niederenthalpie-Lagerstätten unterschieden. Hochenthalpielagerstätten befinden sich weit im Inneren der Erde und bieten sehr hohe Temperaturen zur direkten Verstromung in Geothermiekraftwerken. Demgegenüber sind Niederenthalpielagerstätten kälter. Durch das geringere Temperaturniveau werden letztere vorrangig für Erdwärmeheizungen erschlossen.
Um die Wärmeenergien aus den beiden Lagerstätten zu fördern, gibt es diese Technologien:
- Hydrothermale Anlagen
- Petrothermale Anlagen
Die Hydrothermale Methode
Hydrothermale Anlagen nutzen Thermalwasservorkommen mit Temperaturen von ca. 100 °C im tiefen Untergrund. Bei der hydrothermalen Methode wird das heiße Wasser über eine Bohrung gefördert und anschließend über eine zweite Bohrung wieder zurückgeführt (Dublette).
Die Petrothermale Methode
Petrothermale Anlagen weiten hingegen natürliche Risse und Klüfte in heißen Tiefengesteinen aus und machen diese hydraulisch nutzbar.
Daneben bestehen noch zwei weitere Nutzungsarten, die einen Übergang zwischen der oberflächennahen und der tiefen Geothermie bilden:
- Tiefe Erdwärmesonden
- Geothermie aus Tunneln oder Bergbauanlagen
Eine Metastudie zur nationalen Erdwärmestrategie des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik (Quelle: https://www.geothermie.de/fileadmin/user_upload/Downloads/Metastudie_Geothermie__LIAG_2022_.pdf) hat ergeben, dass die tiefe Geothermie ein idealer Ersatz für fossile Brennstoffe ist und zukünftig einen großen Beitrag zum Klimaschutz leisten kann.
Was sind die Vor- und Nachteile der Geothermie?
Die Strom- und Wärmeerzeugung durch Erdwärmenutzung ist eine umwelt- und klimafreundliche Alternative zur fossilen Energiegewinnung mit geringen Treibhausgasemissionen. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die saison- und witterungsunabhängige Förder- und Nutzungsmöglichkeit.
Das sind die positiven Aspekte geothermischer Energien:
- Geringe Flächennutzung geothermaler Anlagen und Kraftwerke
- Hohe Preisstabilität bei der Wärmeversorgung
- Versorgungssicherheit
- Hohe Ergiebigkeit
- Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen
- Klima- und umweltverträglich
- Vielfältige Fördermöglichkeiten
- Regionale Wertschöpfung möglich
- Nachhaltige Investition
- Hilft bei der Energiewende
- Unerschöpfliche Energiequelle
Trotz aller Vorteile der geothermischen Energiebeschaffung muss an dieser Stelle auch auf die Nachteile der Geothermie eingegangen werden. Besonders ins Gewicht fallen die hohen Kosten, die beim Betrieb der Anlagen entstehen. Die erforderlichen Bohrtiefen in der tiefen Geothermie bergen zudem das Risiko von Fehlbohrungen, was ebenfalls zu hohen Kosten führen kann.
Weitere Nachteile der Geothermie sind:
- Eingeschränkte Standorte
- Ökologische Nebenwirkungen
- Hohe Investitionskosten bei tiefer Geothermie
- Kostenrisiken bei Fehlbohrungen in der tiefen Geothermie
- Die Nachhaltigkeit muss jederzeit gewährleistet sein
Noch ist das Potenzial der Geothermie lange nicht ausgereizt. Als unerschöpflicher Wärme- und Energielieferant kann die Geothermie neben der Wasserkraft eine entscheidende Rolle in der Energiewende einnehmen.
Leistungen der AKVO GmbH
Beratung
AKVO berät Sie zu den Themen Wasser, Umwelt und erneuerbare Energien in allen Projektphasen.
Planung
AKVO plant für Sie Vorhaben im Bereich Ingenieurbauwerke, Altlasten, Wasser und Umwelt in den Lph. 1 bis 9 nach HOAI im Sinne einer optimalen Lösung.
Modellierung
AKVO erstellt numerische Modelle zur Berechnung von Grundwasserströmung sowie Stoff- und Wärmetransport mit Feflow (DHI WASY) und Visual Modflow (Waterloo Hydrogeologic). Als Grundlage dienen von uns mit Leapfrog (Seequent) oder GOCAD (Emerson Paradigm) erstellte 3D digitale geologische Modelle. Geochemische Fragestellungen zur Migration anorganischer Parameter modellieren wir mit PHREEQC (USGS).
Projektsteuerung
AKVO unterstützt Sie bei der Umsetzung Ihrer Projekte im Altlasten- und Umweltbereich. Wir arbeiten im Projektmanagement und der Projektsteuerung in privaten und kommunalen Projekten als auch in Fragen der Altlastenfreistellung.
Bauleitung und Bauüberwachung
AKVO bietet Leistungen im Bereich Bauleitung und Bauüberwachung an. Wir verfügen über die Sachkunde für das Arbeiten in kontaminierten Bereichen nach DGUV Regel 101-004.
Untersuchungen
AKVO bietet die Planung, Begleitung und Auswertung von Labor- und Feldversuchen an und lässt diese bei Bedarf auch durch Nachauftragnehmer ausführen. Abflussmessungen, Infiltrationsversuche und Grundwasserstandsmessungen führen wir selbst durch.
Gegründet
Projekte
Mitarbeiter
%
Einsatz
AKVO übernimmt geothermische Projekte
Die Geothermie als erneuerbare Energieressource spielt in der Energieversorgung der Zukunft eine wichtige Rolle. Die AKVO GmbH leistet dazu ihren Beitrag und wird für die Bearbeitung von oberflächennahen und tiefen Geothermieprojekten deutschlandweit engagiert.
Darüber hinaus hat die AKVO GmbH in einer Forschungsgemeinschaft mit reconsite GmbH und der BGD ECOSAX GmbH Ende 2022 ein Forschungsprojekt über die umweltverträgliche Nutzung geothermischer Wärmespeicher abgeschlossen.
Als Experten in den Bereichen Umwelt, Energie und Wasser engagiert sich die Ingenieurgesellschaft auch gerne in Ihrem Projekt rund um Geothermie, Geologie, Hydrologie und Hydrogeologie.