Oberflächennahe Geothermie
Bis zu einer Tiefe von 400 m spricht man von oberflächennaher Erdwärme. Da die Temperatur bis zu dieser Tiefe in der Regel auf nicht mehr als rd. 20 °C ansteigt, ist die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme zu Heizzwecken grundsätzlich nur durch den Einsatz einer Wärmepumpe möglich.
Das zur Erschließung der oberflächennahen Erdwärme am häufigsten eingesetzte System ist die Erdwärmesonde. Erdwärmesonden werden in Bohrungen mit Tiefen von meist weniger als 100 m, teils aber auch von über 200 m Tiefe eingebaut.
Der Betrieb einer Erdwärmesonde ist eine Benutzung des Grundwassers, die grundsätzlich erlaubnispflichtig ist. Das Land Hessen hat „Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden“ erarbeitet, die für Erdwärmesonden bis zu einer Leistung von 30 kW gelten. Die derzeit geltende Fassung vom 19.12.2021 (StAnz. 1/2022 S. 16) ist am 03.01.2022 in Kraft getreten. Bei Beachtung dieser Anforderungen wird das wasserrechtliche Erlaubnisverfahren erheblich erleichtert.
Hydrogeologische und wasserwirtschaftliche Standortbeurteilung
Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens wird zwischen Standorten unterschieden, die im Hinblick auf den Schutz des Grundwassers durch das HLNUG als günstig, ungünstig oder unzulässig beurteilt werden. Diese Standorte bzw. Gebiete sind in der Karte „Hydrogeologische und wasserwirtschaftliche Standortbeurteilung für die Errichtung von Erdwärmesonden in Hessen“ dargestellt.
Die der Standortbeurteilung zugrunde liegenden Anforderungen an Bauausführung und Betrieb stellen hierbei die Mindestanforderungen für Erdwärmesonden bzw. -kollektoren dar. Weitergehende Erläuterungen zur Standortbeurteilung und zum Genehmigungsverfahren können dem Leitfaden Erdwärmenutzung in Hessen entnommen werden.
Geothermie-Viewer Hessen
Oberflächennahe Geothermie
Folgende Themenlayer stehen zur Oberflächennahen Geothermie zur Verfügung:
Sämtlichen Gesteinsbegriffen der hessischen Petrographieliste wurden aus Literatur und eigenen Messungen stammende Minimal-, Median- und Maximalwerte der Wärmeleitfähigkeiten (WLF) zugewiesen. Anschließend erfolgte für jede Bohrung der hessischen Bohrdatenbank eine Berechnung des Produkts aus WLF und Mächtigkeit der einzelnen Schichten sowie die Berechnung der mittleren WLF von der Geländeoberkante bis zu den vorgegebenen Tiefenbereichen. Dieser Wert gilt für das trockene Gestein mit luftgefüllten Hohlräumen. Mit steigender Wassersättigung von Gesteinshohlräumen (Poren, Risse, Klüfte) nimmt die Wärmeleitfähigkeit zu. Da Erdwärmesonden aufgrund ihrer Tiefe überwiegend Schichten mit wassererfüllten Poren, Rissen und Klüften erschließen, können die bereitgestellten WLF als in der Regel konservativ angesehen werden. Fälle, in denen die tatsächliche WLF noch geringer ist, können jedoch nicht ausgeschlossen werden. Die Prüfung und Festlegung der WLF, die der Planung und Errichtung einer Erdwärmesonden-Anlage zugrunde gelegt wird, liegt daher in der Verantwortung des Planers.
Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens für Erdwärmesonden wird zwischen Standorten unterschieden, die im Hinblick auf den Schutz des Grundwassers durch das HLNUG als günstig, ungünstig oder unzulässig beurteilt werden. Die wasserwirtschafliche Einstufung bezieht sich auf die Lage in Wasserschutzgebieten oder Heilquellenschutzgebieten, die hydrogeologische Einstufung stellt z.B. Gebiete mit artesischen Druckverhältnissen, weiträumiger Grundwasserstocktrennung, Mineralwasser- und CO2-Aufstiegen, hohen Wasserdurchlässigkeiten, Verkarstung, quellfähigen oder wasserlöslichen Gesteinen etc. dar, die hinsichtlich Bohrvorgang und Ausbau von Erdwärmesonden besonders zu berücksichtigen sind.
Projekt Erdwärmesonde Heubach
In Groß-Umstadt-Heubach wird seit 2011 ein vom Hessischen Landwirtschaftsministerium (HMLU) gefördertes Forschungs- und Entwicklungsprojekt der HEAG Südhessische Energie AG (HSE) zur Nutzung der Geothermie mit einer fast 800 m tiefen Erdwärmesonde betrieben.
Steckbriefe Oberflächennahe Geothermie mittels Erdwärmesonden (EWS)
Zur Unterstützung privater und kommunaler Bauherren bei der Entscheidung für die Nutzung der oberflächennahen Geothermie mittels Erdwärmesonden (EWS) haben das Hessische Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) und das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen (HMWEVW) im Jahr 2019 ein Projekt zur Erhebung geologischer und geothermischer Informationen und Daten ausgewählter Baugebiete initiiert.
Fachgespräche Erdwärme
Die Nutzung der Erdwärme ist nahezu immer mit einem Eingriff in das Schutzgut Grundwasser verbunden. In den seit 2003 durchgeführten "Fachgesprächen Erdwärme" werden hydrogeologische Aspekte der Erdwärmenutzung sowie die hieraus resultierenden Anforderungen des Gewässerschutzes erörtert.
Anwendung: Erdwärmesondenanlagen in engen Baugebieten (EEB)
Die Anwendung EEB ermöglicht es, den Einfluss benachbarter Erdwärmesondenanlagen (EWS-Anlagen) auf die eigene EWS-Anlage abzuschätzen. Grundlegende Annahme für die Abschätzung ist, dass die benachbarten Anlagen die gleichen spezifischen Entzugsleistungen q0 (z.B. nach VDI 4640 in W/m) dem Untergrund entziehen.