Wärmewende in Flensburg durch Geothermie?

Mit einem eigenen Vorhaben sehen die Stadtwerke Flensburg die Chance, das Potenzial der Geothermie für die Wärmewende in Flensburg zu nutzen. Was wir vorhaben und was unter Geothermie zu verstehen ist, klären wir in diesem Beitrag.

Bereits im Mai 2023 haben die Stadtwerke Flensburg und der dänische Geothermie-Entwickler Innargi eine Absichtserklärung unterzeichnet, in der es darum geht, zu prüfen, ob die tiefe Geothermie zukünftig ein Baustein auf unserem Transformationspfad bilden kann. Unser Zukunftspfad sieht vor, unsere Energieerzeugung bis spätestens 2035 CO₂-frei zu gestalten.

Wärme aus der Tiefe

Unter unseren Füßen schlummert ein wahrer Energieschatz, denn mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Erdinneren. Diese kann zum Heizen oder Kühlen von Gebäuden, zur Stromerzeugung oder in Kraft-Wärmekopplungsanlagen zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Strom verwendet werden. Hier schlummert also großes Klimaschutz-Potenzial, da die so gewonnene Energie klimaneutral und damit grün ist.

Daher ist es unser Ziel, für Flensburg eine klimafreundliche Wärmeversorgung zu etablieren, die ohne fossile Energieträger auskommt. Um dies zu erreichen, kann uns die Tiefengeothermie helfen.

Dr. Tom Trittin, Referent der Geschäftsführung

Aus einer Tiefe von zwei bis drei Kilometer wird 40 bis zu 75 Grad warmes Wasser über eine Förderbohrung gewonnen. An der Oberfläche müsste das Wasser mit Hilfe von -Wärmepumpen auf die für das Fernwärmenetz notwendige Temperatur von über 90 Grad erhitzt werden. Anschließend würde das abgekühlte geothermische Wasser über eine weitere Bohrung zurück in den Untergrund gepumpt werden und der Kreislauf beginnt erneut. Grundsätzlich gehen Fachleute davon aus, dass das Potential für Geothermie in Süddeutschland höher ist, weil das Wasser im Untergrund höhere Temperaturen aufweist, aber auch im Norden der Republik sind ausreichende Wärmepotentiale nicht ausgeschlossen. Die Geothermie steht Tag und Nacht, egal ob die Sonne scheint oder der Wind weht zu Verfügung. Deshalb ist sie als carbon- und emissionsfreie Grundlast-Energiequelle ideal.

Potenzial erkannt

Die Flensburger Stadtwerke und Innargi erkunden derzeit die Untergrundbedingungen, um somit das Potenzial für einen Aufbau der geothermischen Fernwärme in Flensburg abzuschätzen. Dazu wird auch gehören, einen optimalen Standort für die Tiefenbohrung als auch die Einbindung der Wärme ins Fernwärmesystem der Stadtwerke Flensburg zu ermitteln.

Es wird etwas Zeit in Anspruch nehmen, bis den Stadtwerken alle notwendigen Daten vorliegen und mit Innargi das geothermische Wärmepotential für die Stadt bewerten zu können. Erst dann wird sich zeigen, ob das Flensburger Geothermiepotenzial ausreicht, um damit genügend Fernwärme zu einem konkurrenzfähigen Preis produzieren zu können.

Wenn die Untersuchungsergebnisse positiv ausfallen, könnten wir ganz konkret über den Bau und Betrieb eines Geothermie-Heizwerkes durch Innargi sprechen.

Dr. Tom Trittin, Referent der Geschäftsführung

Für eine Umsetzung der Energiewende vor Ort ist es notwendig, neue Energieerzeugungs-möglichkeiten zu erkunden und die Geothermie könnte dabei eine wichtige Rolle spielen.

Ich bin zuversichtlich, dass die Stadtwerke Flensburg in wenigen Jahren mit der Geothermie einen wichtigen Beitrag zur Flensburger Wärmewende betragen können.

Dr. Tom Trittin, Referent der Geschäftsführung

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Ursprung geothermischer Energie

Die Herkunft der Erdwärme beruht im Wesentlichen auf zwei Faktoren. Die im Untergrund enthaltene Wärme kann erstens aus dem Erdinneren stammen oder zweitens von außen in Form von Niederschlägen, Sonneneinstrahlung oder Schmelzwasser eingebracht worden sein. Der äußere Wärmeeintrag hat nur in den obersten Metern der Erdkruste einen Einfluss auf die Temperatur. Mit zunehmender Tiefe nimmt dieser Einfluss ab, so dass in größeren Tiefen der Wärmeeintrag durch äußere Effekte nicht mehr festzustellen ist. Veranschaulichen lässt sich dieser äußere Wärmeeinfluss daran, dass im Winter die ersten Meter des Untergrunds gefroren sein können und dann mit zunehmender Außentemperatur im Frühling bzw. Sommer wieder auftauen. Dieser Wärmeeintrag unterliegt somit saisonalen Schwankungen. Der größte Anteil geothermischer Energie beruht allerdings auf der Wärme aus dem Erdinneren. Hier sind es vor allem radioaktive Zerfallsprozesse, bei denen Wärme entsteht, sowie eine Restwärme aus dem Entstehungsprozess der Erde. Mit zunehmender Tiefe kommt es zu einem Anstieg der Temperatur. In Mitteleuropa wird von einem durchschnittlichen Temperaturgradienten von durchschnittlich 3°Kelvin pro 100 m ausgegangen.

Aus diesem Grund wird Geothermie häufig unterschieden in oberflächennahe und tiefe Geothermie.
Oberflächennahe Geothermie

Bei der oberflächennahen Geothermie erfolgt die Nutzung des Untergrunds bis zu einer Tiefe von 400 m und für das Beheizen von Gebäuden oder zur Bereitstellung von Warmwasser. Die Nutzung der Erdwärme kann in geschlossenen Systemen entweder über Sonden oder aber horizontal verlegte Kollektoren erfolgen. Aufgrund des relativ geringen Temperaturniveaus in den oberen Erdschichten sind Wärmepumpen erforderlich, um die Temperatur auf ein für die Beheizung von Gebäuden erforderliches Niveau zu bringen.

Erdwärmekollektoren werden in geringer Tiefe in Schlangenlinien verlegt während Erdwärmesonden vertikal in den Boden eingebracht werden und Tiefen von ca. 100 m erreichen können. In den Sonden und Kollektoren fließt ein Gemisch bestehend aus Wasser und Forstschutzmittel, welches die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt und an die Wärmepumpe abgibt.
Erdwärmevorkommen

Mit der tiefen Geothermie werden Erdwärmevorkommen ab einer Tiefe von 400 m erschlossen. Mit der Wärme aus der tiefen Geothermie können Wärmenetze gespeist und ganze Stadtteile mit Wärme versorgt werden. Sollte das Temperaturniveau nicht ausreichend sein, um die Erdwärme direkt über Wärmetauscher ins Wärmenetz zu übertragen, können auch hier Wärmepumpen zur Erhöhung des Temperaturniveaus verwendet werden. Bei ausreichendem Temperaturniveau, kann die Erdwärme auch für die Erzeugung von Strom in einem Geothermiekraftwerk oder aber für die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme in einer KWK-Anlage verwendet werden. In einer Übersicht des Bundesverbands Geothermie ist aufgeführt, dass sich mit Stand Februar 2023 in Deutschland 42 Anlagen zur Nutzung der tiefen Geothermie in Betrieb befinden. Diese Anlagen haben in Summe eine thermische Leistung von insgesamt 412 MW und eine elektrische Leistung von 46 MW. Zwölf dieser Anlagen sind als KWK-Anlagen ausgeführt und erzeugen sowohl Strom als auch Wärme. Die meisten der in Deutschland betriebenen Anlagen sind der hydrothermalen Geothermie zuzuordnen. Bei der hydrothermalen Geothermie werden Heißwasservorkommen (Thermalwasser) mit Temperaturen von etwa 40 °C bis über 100 °C in Tiefen von mehr als 400 m genutzt. Üblicherweise werden diese Vorkommen mit zwei Bohrungen erschlossen. Eine Bohrung dient der Förderung des heißen Wassers und die zweite zur Wiedereinleitung des abgekühlten Thermalwassers zurück in die wasserführende Schicht im Untergrund.