Erdwärme in sächsischen Quartieren: eine Machbarkeitsstudie

Projektlaufzeit

10/2023 – 11/2024

Projektpartner

geoEnergie Konzept GmbH, Integral Projekt GmbH & Co. KG

Projektziele

Ziel der Studie ist es, für drei vorgegebene Quartiersgebiete in und um die Stadt Plauen im Vogtlandkreis verschiedene Möglichkeiten für eine nachhaltige Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energien unter Nutzung von Erdwärme aufzuzeigen. Es werden die Möglichkeiten zur Nutzung der Potenziale mittels geothermischer Systeme und der dafür notwendigen Anlagentechnik in Form von Machbarkeitsstudien beschrieben. 
Als Grundlage der Arbeiten erfolgten Recherchen, Vor-Ort-Begehungen und Ist-Stands-Analysen der einzelnen Quartiere. Anschließend wurden geothermische Machbarkeitsstudien durchgeführt, und die jeweils möglichen Erschließungsmethoden wie oberflächennahe und mitteltiefe Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren oder Energiepfähle, untersucht. Dabei wurden fachgerechte Anlagendimensionierungen sowie 3D-Modellierungen der thermischen Effekte auf den Untergrund durchgeführt. Zudem wurden Kostenanalysen erstellt und die derzeit bestehenden Fördermöglichkeiten für die Vorzugsvarianten einbezogen. 
Die Untersuchungen fanden in enger Zusammenarbeit mit der Stadt Plauen und dem Energieversorger enviaTherm sowie dem Auftraggeber LfULG statt.
Die in den Quartiersgebieten durchgeführten Machbarkeitsstudien dienen als Handlungsempfehlung für nachhaltige Quartiersversorgung mittels Erdwärme.

Projektergebnisse

• Die drei ausgewählten Gebiete weisen unterschiedliche Charakteristika in Bezug auf Gebäudebestand, Nutzungsform, Energiebedarf und Versorgungsinfrastruktur auf, weshalb verschiedene Möglichkeiten der nachhaltigen Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energien verglichen wurden. 
• Für den Einsatz geothermischer Quellsysteme sind die hydro-/geologischen Bedingungen am Standort ausschlaggebend. Da die Eigenschaften auch kleinräumig signifikant variieren können, ist eine Untersuchung zur Machbarkeit von großer Bedeutung. Neben den geologischen Faktoren sind Platzverhältnisse und der spezifische Bedarfswert ausschlaggebend für das gewählte geothermische System. 
• In den drei beschriebenen Teilgebieten ist exemplarisch dargestellt, wie die geothermischen Systeme und die darauf ausgelegte Anlagentechnik der Wärmeverteilung und -erzeugung auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt wurde. Entscheidend ist dafür, welches Temperaturniveau bereitgestellt werden muss und wie es über das Gebiet verteilt werden muss. 
• Grundsätzlich müssen die zu versorgenden Gebäude eine Niedertemperaturtauglichkeit aufweisen um einen hohen Anteil an Umweltwärme über die Wärmepumpe zu nutzen und evtl. auch gesetzliche Vorgaben zu erreichen. Das Temperaturniveau der Wärmeversorgung und der Umweltquelle sollten dafür möglichst nah beieinanderliegen. Eine maximale Heizungs-Vorlauftemperatur von 55°C wird als Grenzwert zur effizienten Nutzbarkeit von Erdwärmesonden eingeschätzt. 
• Die räumliche Verteilung der geothermischen Potenziale und Bedarfe entscheidet über die zentrale oder dezentrale Versorgung. Eine hohe Bedarfsdichte ist dabei für jedes Wärmenetz von wirtschaftlichem Vorteil. 
• Die Verwendung von Bestandsnetzen für die Verteilung von Wärme, auf einem für Wärmepumpen geeigneten Temperaturniveau, hängt von der Dämmung und dem Zustand des Netzes ab. 
• Eine monovalente Versorgung mit Geothermie, vor Allem für Bestandsgebäude, erzeugt meist hohe Investitionskosten, kann jedoch über einen längeren Betrachtungszeitraum einen Vorteil durch günstigere Betriebskosten erzeugen. 
• Um die Realisierbarkeit dieser und vergleichbarer Projekte zu erhöhen, sollten möglichst weitere, günstig zu erschließende Umweltpotenziale zusätzlich genutzt werden. So können z.B. Rückkühler im Sommer Wärme in das geothermische Quellsystem speisen, um dieses möglichst effizient zu dimensionieren und die Quelltemperaturen hoch zu halten. PV-Anlagen sollten genutzt werden, um einen möglichst hohen Anteil der Strombedarfe zu decken. 
• Bei der potentiellen Wärmversorgung von Gebäuden mit Geothermie sind viele Einflussfaktoren, die die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit beeinflussen zu beachten. Grundsätzlich bietet sie die Möglichkeit den Verbraucher unabhängiger von Primärenergie zu machen und Umweltwärme zu nutzen.