Die wachsende Bedeutung der Geothermie: Klimaneutrale Energieversorgung in Freiburg

Geothermie, die verborgene Kraft aus der Tiefe der Erde, gewinnt an Bedeutung. Sie ist ein Schlüssel für die Energiewende und rückt immer mehr ins Rampenlicht. Die Wärmeenergie, die tief unter der Erdoberfläche schlummert, teilt sich in zwei Kategorien: oberflächennahe und tiefe Geothermie. Bei der HPC AG liegt der Fokus auf der oberflächennahen Geothermie, die Wärme aus bis zu 400 Metern Tiefe nutzt.

In Freiburg plant die HPC AG hauptsächlich Anlagen für Grundwasserwärmepumpen. Diese Technologie, die seit den 1980er Jahren in Baden-Württemberg genutzt wird, zieht Wärme aus dem Grundwasser zu Heiz- und Kühlzwecken. Dank der günstigen hydrogeologischen Bedingungen des Oberrheingrabens und der Freiburger Bucht hat sich die Niederlassung Freiburg auf diese Art der Geothermie spezialisiert.

Die Freiburger Bucht ist der zweitgrößte Mündungsschwemmkegel im Oberrheingraben. Diese grobkörnigen Flussablagerungen entstehen an deren Mündungen in ein Haupttal. Die Basis der Freiburger Bucht bilden altpleistozäne Ablagerungen der Breisgau-Formation. Diese Formation hat einen hohen Anteil an zersetzten Geröllen und wird als Grundwassergeringleiter angesehen. Die Neuenburg-Formation, die sich ohne scharfe Trennung anschließt, besteht aus überwiegend unverwitterten Kiesen und ist der primäre Grundwasserleiter in der Freiburger Bucht.

Grundwasserwärmepumpen nutzen die Wärme des Grundwassers als erneuerbare Energiequelle. Das Grundwasser wird aus einem Entnahmebrunnen gefördert, die Energie wird entzogen (heizen) beziehungsweise zugeführt (kühlen) und das thermisch veränderte Grundwasser wird wieder zurückgegeben.

Bevor eine Grundwasserwärmepumpenanlage geplant wird, erstellt die HPC AG eine Machbarkeitsstudie. Sie prüft die hydrogeologischen Parameter, schätzt die Beeinflussung bestehender Anlagen und Gebäude ab und tritt mit den Behörden in Kontakt. Die Annahmen müssen später durch Brunnenbohrungen, einen Pumpversuch und eventuell auch einer Probennahme des Wassers validiert werden.

Eine von über 100 Grundwasserwärmepumpen in Freiburg wird gerade bei der Pädagogischen Hochschule in Freiburg errichtet. Die HPC AG wurde vom Amt Freiburg mit der Planung der Anlage, der Ausschreibung der Bohrarbeiten, der Durchführung eines mehrtägigen Pumpversuches sowie der Erstellung aller wasserrechtlichen Genehmigungsunterlagen beauftragt. Mit zwei Brunnen soll der neu entstehende Entlastungsbau der Hochschule sowohl beheizt als auch gekühlt werden.

Nach Fertigstellung der Brunnen wurde ein zweitägiger Pumpversuch durchgeführt. Bei dem sogenannten kombinierten Pump-/Schluckversuch wurde der Volllastbetrieb der Anlage über die gesamte Dauer des Pumpversuches simuliert. Die Simulation der geplanten Nutzung erfolgte anhand eines numerischen Finite-Elemente-Grundwassermodells, auf dessen Grundlage der Antrag auf eine wasserrechtliche Erlaubnis zur Nutzung des Grundwassers eingereicht wurde.

Die Nachfrage an solchen Brunnenanlagen nimmt aufgrund der steigenden Energiepreise stetig zu. Mit der steigenden Anzahl an Grundwasserwärmepumpen in Freiburg kommt es auch vermehrt zu Interessenskonflikten, da bei der Planung einer neuen Anlage stets die Bestandsanlagen berücksichtigt werden müssen.

Die HPC AG betreut nicht nur Projekte in Freiburg, sondern deutschlandweit. Dabei haben wir je nach Bundesland sehr unterschiedliche Erfahrungen gemacht, was die Genehmigung einer geothermischen Grundwassernutzung angeht. Insgesamt bleibt die geothermische Grundwassernutzung ein spannendes Feld, bei dem ein gutes Zusammenspiel zwischen Hydrogeolog:innen, den Behörden und der Technischen Gebäudeausstattung (TGA) äußerst wichtig ist, um das große Potential zur Energiegewinnung auszunutzen.

Wir bedanken uns bei der Pädagogischen Hochschule für die hervorragende Zusammenarbeit mit allen Akteur:innen im Rahmen des Projekts und insbesondere unserem Kunden für das Vertrauen, die klimaneutrale Energieversorgung im größeren Stil an der Pädagogischen Hochschule voranzutreiben.