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Mittlere Wärmeleitfähigkeit BB

Die Serie beinhaltet Daten des LBGR über die Mittlere Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Karten basieren auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte (BÜK300) mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen Flächenbodenformen (FBF) wurden mit bodenphysikalischen Kennwerten belegt, die durch Gelände-und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen (HSK) die Kennwerte Bodenart Trockenrohdichte, Gesamtporenvolumen, Wassergehalt bei Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (PWP), Humusgehalt statistisch abgeleitet (i.d.R. Medianwerte). Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden. Zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit wurde die Pedotransferfunktion (PTF) nach Markert et al. (2017) unter Berücksichtigung der oben genannten Kennwerte verwendet. Diese PTF basiert auf umfangreichen Messungen der Wärmeleitfähigkeit für ein weites Spektrum der in Brandenburg vorkommenden Böden. Für jede HSK ist die Wärmeleitfähigkeit für die Wassergehalte bei FK und PWP bis in eine Tiefe von 2m berechnet worden. Bei HSK im Einflussbereich des Grundwassers (Gr-Horizonte) wurde die Wärmeleitfähigkeit für volle Wassersättigung veranschlagt. Auf Grund der Parametrisierung der PTF für ausschließlich mineralische Böden wurden folgende Anpassungen vorgenommen: für organische HSK (Torfe) wurde mit einer Wärmeleitfähigkeit von λFK = 0,4 W/m*K und λPWP = 0,2 W/m*K gerechnet (Vgl. Messwerte von Markert et al. 2017; VKR 1.32 AG Boden 2010), für tonige Böden sind auf Grund der geringen Datenlage die Parameter der lehmigen Böden verwendet worden, der Humusgehalt wurde durch λhumos = λmineralisch – Humusgehalt*0,05 berücksichtigt. Für HSK mit anthropogenem Ausgangsgestein war auf Grund unzureichender Messwerte und fehlender Angaben in der Literatur keine Berechnung der Wärmeleitfähigkeit möglich. Die Wärmeleitfähigkeit je Flächenbodenform ist in diesem Fall als gewichtetes harmonisches Mittel unter Berücksichtigung der Mächtigkeit aller Horizonte ermittelt worden. Zur besseren Übersichtlichkeit und Interpretierbarkeit der Ergebnisse wurden die gewichteten harmonischen Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeiten in die folgenden 6 Klassen eingeteilt: Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] extrem gering ≤ 0,4 sehr gering 0,41 - 0,90 gering 0,91 - 1,40 mittel 1,41 - 1,90 hoch 1,91 - 2,40 sehr hoch 2,41 - 2,90 Für die grafische Darstellung als Karte wurden je Legendeneinheit (LE) die Flächenbodenformen mit gleicher Wärmeleitfähigkeitsklasse zusammengefasst, deren Flächenanteile nach Tab. 66 (AG Boden 2005) je LE addiert und als eine aggregierte dominante, sowie eine aggregiert subdominante λ-FBF ausgewiesen. Bei einigen wenigen Flächen mit sehr heterogener Zusammensetzung der Flächenbodenformen sind drei λ-FBF angegeben.

Erneuerbare Wärme

Umweltwärme und Wärmepumpen Abwärme Solarthermie Photovoltaisch-Thermische (PVT) Module Oberflächennahe Geothermie Eisspeicher Biomasse Biogas / Bio-Methan Die neuen Generationen von Wärmenetzen ermöglichen es, Wärme aus der Umgebung für die Versorgung von Gebäuden nutzbar zu machen, die für konventionelle Wärmenetze der älteren Generationen nicht erschlossen werden konnte. Schlüsseltechnologie, um diese Wärmequellen zu nutzen, ist die Wärmepumpe. Das grundlegende Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ähnelt einem Kühlschrank, nur, dass der thermodynamische Kreisprozess in die umgekehrte Richtung läuft. Während im Kühlschrank die Wärme aus dem Inneren abgeführt und an die Umgebung übertragen wird, entzieht die Wärmepumpe einer Wärmequelle Energie und hebt diese, angetrieben meist durch Elektrizität, auf ein höheres Temperaturniveau, sodass sie zum Heizen genutzt werden kann. Die Wärmepumpe besteht aus einem geschlossenen Kreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert und einen thermodynamischen Kreisprozess durchläuft. Die wesentlichen Komponenten einer Wärmepumpe sind Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Drosselventil. Der Verdampfer ist ein Wärmeübertrager, in dem die Wärme der externen Wärmequelle an das Kältemittel in der Wärmepumpe übergeht, wodurch dieses verdampft. Durch den Verdichter wird der Druck des nun gasförmigen Kältemittels erhöht. Dadurch kommt es auch zu einer Erhöhung der Temperatur des Kältemittels. Diese muss oberhalb der zu erreichenden Heiztemperatur liegen, damit es im Kondensator, einem weiteren Wärmeübertrager, zur Abgabe der Wärme an das Heizwasser kommt. Durch die Wärmeabgabe kondensiert das Kältemittel im Kondensator und liegt wieder flüssig vor. Der Kondensator wird daher auch oft als Verflüssiger bezeichnet. Das Drosselventil reduziert den Druck des Kältemittels, wodurch die Temperatur weiter abfällt und der Kreisprozess mit Wiedereintritt in den Verdampfer von vorn beginnen kann. Zu den möglichen Wärmequellen zählen unter anderem Außenluft, Oberflächengewässer und Grundwasser sowie die oberen Schichten des Erdreichs (oberflächennahe Geothermie). Entsprechend kommen folgende Wärmepumpen-Typen zum Einsatz: Luft-Wasser-WP; Außenluft oder Abluft einer technischen Anlage Sole-Wasser-WP; Erdkollektoren und -sonden, PVT, Eisspeicher, etc Wasser-Wasser-WP; Grundwasser, Flusswasser, Abwasser, Kühlwasser Weiterführende Informationen Umweltbundesamt Bundesverband Wärmepumpe zur grundlegenden Funktionsweise von Wärmepumpen Bundesverband Wärmepumpe zur Rolle von Wärmepumpen in Nah- und Fernwärmenetzen Abwärme ist Wärme, die als Nebenprodukt in einem Prozess entsteht, dessen Hauptziel die Erzeugung eines Produktes, die Erbringung einer Dienstleistung oder eine Energieumwandlung ist, und ungenutzt an die Umwelt abgeführt werden müsste . Kann die Abwärme nicht durch eine Optimierung der Prozesse, bei denen sie entsteht, vermieden werden, wird sie als unvermeidbare Abwärme bezeichnet. Aus Effizienzgründen sollte eine hierarchisierte Verwendung mit Abwärme angestrebt werden: 1. Verfahrensoptimierung/ Vermeidung, 2. prozess- bzw. anlageninterne Nutzung, 3. betriebsinterne Nutzung, 4. außerbetriebliche Nutzung. Je nach Temperaturniveau der Abwärme lässt sie sich für unterschiedliche Zwecke nutzen. Abwärme kann bei ausreichend hohen Temperaturen direkt in Fern- und Nahwärmenetze eingespeist werden oder über Wärmepumpen auf das benötigte Temperaturniveau angehoben werden. Bei niedrigen Temperaturen ist die Nutzung in LowEx- oder teilweise auch kalten Nahwärmenetzen möglich. Unvermeidbare und damit extern nutzbare Abwärme fällt typischerweise in Industrieprozessen an. Aber auch die Abwärme von Kälteanlagen, die beispielsweise zur Kühlung von Rechenzentren oder großer Büro- und anderer Nichtwohngebäude genutzt werden, lässt sich sinnvoll in Wärmenetzen nutzen. Abwasserwärme ist eine weitere übliche Abwärmequelle in urbanen Gebieten, die ganzjährig eine Temperatur zwischen etwa 12 °C und 20 °C aufweist. Sie eignet sich daher besonders für die Nutzung als Wärmequelle für Wärmepumpen oder in kalten Netzen. Eine Herausforderung bei der Nutzung von unvermeidbarer Abwärme können Schwankungen im Wärmeangebot sein. So fällt Abwärme von Kälteanlagen zur Büroklimatisierung hauptsächlich im Sommer an und auch Abwärme aus Industrieprozessen kann z.B. bedingt durch Produktionszyklen volatil sein. Hier ist in der Detailplanung des Nahwärmenetzes darauf zu achten, dass ein unregelmäßiges Abwärmeangebot durch entsprechende Speicher oder andere, regenerative Quellen ausgeglichen werden kann. Weiterführende Informationen Informationen rund um Abwasserwärme der Berliner Wasserbetriebe Analyse zum Abwärmepotenzial der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt Die Einstrahlung der Sonne kann zur direkten Erwärmung eines Wärmeträgermediums genutzt werden. Diese Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie über Kollektoren wird Solarthermie genannt. Dabei kommen hauptsächlich Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz. Bei Flachkollektoren sind Kupferrohre in eine verglaste Absorberebene eingelassen. Vakuumröhrenkollektoren zeichnen sich durch einzelne, parallele und vakuumierte Glasröhren aus, in denen das Heizrohr mit Absorber verläuft. In den Kollektoren strömt in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch, auch Sole, Solarflüssigkeit oder Wärmeträgerflüssigkeit genannt. Das beigemischte Glykol dient als Frostschutz, um bei geringer Einstrahlung und Außentemperatur ein Einfrieren im Winter zu verhindern. Mit Vakuumröhrenkollektoren können höhere Temperaturen und damit höhere Erträge pro Kollektorfläche erzielt werden. Besondere Bauformen besitzen auch Parabolspiegel, die das Sonnenlicht stärker auf die Absorber konzentrieren. Auch Systeme, die Wasser statt Sole führen, werden eingesetzt. Der Vorteil besteht in der höheren Wärmekapazität von Wasser gegenüber Sole, wodurch höhere Erträge und Temperaturen erzielt werden können. In wasserführenden Systemen findet im Winter bei fehlender Einstrahlung in regelmäßigen Abständen eine Zwangsumwälzung des Wassers statt, wodurch ein Einfrieren des Wärmeträgermediums in den Rohren vermieden wird. Mit einem Jahresertrag pro benötigte Grundfläche von 150 kWhth/(m²*a), ist die durchschnittliche Flächeneffizienz von ST-Anlagen beispielsweise um den Faktor 30 höher als die von Biomasseheizwerken bei der Verwendung von Holz aus Kurzumtriebsplantagen. In den letzten Jahren werden Solarthermie-Projekte zur Einspeisung in großstädtische Wärmenetze verstärkt umgesetzt. Bei der Einbindung von Solarthermischen Anlagen in Wärmenetze bietet sich sowohl die zentrale als auch die dezentrale Variante an. Zentrale Systeme speisen am Standort des Hauptwärmeerzeugers oft in einen vorhandenen Wärmespeicher ein. Dazu wird die Wärme von der Anlage über ein separates Rohrsystem zu der Heizzentrale geführt. Zu beachten: Im Sommer kann eine solarthermische Anlage die Deckung der gesamten Wärmelast übernehmen und je nach Auslegung auch einen Wärmespeicher füllen. Im Winter wird in der Regel ein weiterer Wärmeerzeuger eingesetzt, da Leistung und Wärmemenge aus der Solaranlage oft nicht ausreichen. Die Solarthermie kann in Wärmenetzen in Konkurrenz zu Grundlastquellen oder -Erzeugern stehen, z.B. Abwärme, Biomasse oder Blockheizkraftwerk (BHKW) und so den Bedarf an nötigem Wärmespeichervolumen erhöhen Eine Nutzung als Wärmequelle in kalten Netzen gestaltet sich schwierig, da die Sommertemperaturen zu hoch sind Weiterführende Informationen Solarthermie Wärmenetze PVT-Kollektoren sind ein Spezialfall der Sonnenenergienutzung. Sie kombinieren Photovoltaikzellen und solarthermische Kollektoren, um so Wärme und Strom in einem Modul zu erzeugen. Die verfügbare Dachfläche wird so optimal ausgenutzt. Die Kollektoren bestehen aus einem PV-Modul und einem rückseitig montiertem Wärmeübertrager. Dadurch, dass zeitgleich zur Stromerzeugung Wärme abgeführt wird, entsteht ein Kühleffekt, der zu einem höheren Stromertrag führt, da die Effizienz von PV-Modulen temperaturabhängig ist. PVT-Module gibt es in mehreren Varianten, die sich vor allem durch das Temperaturniveau der erzeugten Wärme unterscheiden. Für die Erzeugung hoher Temperaturen wird der Wärmeübertrager vollständig mit Wärmedämmung eingehaust. Dadurch geht jedoch der stromertragssteigernde Kühleffekt an den PV-Zellen verloren, sodass diese Module vor allem zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt werden. Als Wärmequelle für Wärmepumpen in Nahwärmenetzen eignen sich daher vor allem ungedämmte sogenannte unabgedeckte PVT-Kollektoren, bei denen die Rohre des Wärmeübertragers mit zusätzlichen Leitblechen für einen Wärmeübergang aus der Luft optimiert sind. Diese liefern ganzjährig Energie, die beispielsweise direkt in ein kaltes Nahwärmenetz eingespeist werden kann. Weiterführende Informationen Informationen zu PVT-Modulen und Wärmepumpen im Rahmen des Forschungsprojektes integraTE Verwendung von PVT-Modulen im degewo Zukunftshaus In den oberen Erdschichten folgt die Bodentemperatur der Außenlufttemperatur. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur an und ist ab ca. 15 m unter Gelände Oberkante nahezu konstant. Die Wärme aus dem Erdreich kann über verschiedene horizontale und vertikale Erdwärmeübertrager oder auch Grundwasserbrunnen gewonnen und als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt werden. Horizontale Erdwärmeübertrager werden Erdkollektoren genannt. Es handelt sich hierbei um Rohrregister, üblicherweise aus Kunststoff, die horizontal oder schräg, spiral-, schrauben- oder schneckenförmig in den oberen fünf Metern des Untergrundes verlegt werden. Bei der häufigsten Nutzung der Erdwärme werden Erdsonden – meist Doppel-U-Rohrleitungen in vertikalen Tiefenbohrungen bis 100 m verwendet. Ab Tiefen über 100 m gilt Bergbaurecht, womit komplexere Genehmigungsverfahren verbunden sind, die eine Nutzung in kleinen, dezentralen Netzen in der Regel ausschließen. Perspektivisch wird durch das 4. Bürokratieentlastungsgesetz voraussichtlich die oberflächennahe Geothermie bis 400 m nicht mehr unter das Bergrecht fallen. Es können mehrere Sonden zu einer Anlage vereint werden. Hierbei ist durch einen ausreichenden Abstand der Sonden untereinander eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. Auch zu benachbarten Grundstücken muss ein entsprechender Abstand gewahrt bleiben. In Erdwärmeübertragern wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, verwendet, da die Temperatur der Sole auch unter 0 °C fallen kann. Aufgrund des Einsatz Wassergefährdender Stoffe und weil der Eingriff in den Wärmehaushalt nach geltendem Recht eine Gewässernutzung darstellt, ist für Erdwärmesonden im Allgemeinen und Erdwärmekollektoren, die weniger als 1 m über dem höchsten Grundwasserstand verlegt werden, in Berlin eine wasserbehördliche Erlaubnis erforderlich. Als Alternative zu Erdsondenanlagen kommen bei größeren Anlagen auch Grundwasserbrunnen in Frage, bei denen über zwei Bohrungen die im Grundwasser enthaltene Wärme genutzt wird. Dabei dient eine Bohrung der Entnahme und eine weitere der Rückspeisung des entnommenen Wassers. Die Eignung des örtlichen Grundwasserleiters für eine Wärmeanwendung muss im konkreten Einzelfall geprüft werden. Für eng bebaute Gebiete eignet sich auch ein Koaxialsystem in Form eines Grundwasserzirkulationsbrunnens, welcher aus nur einer Bohrung besteht. Weiterführende Informationen Informationen und Anforderungen zur Erdwärmenutzung in Berlin Energieatlas mit geothermischen Potenzialen Informationen zur oberflächennahen Geothermie Beim Phasenübergang von flüssig zu fest gibt Wasser bei konstantem Temperaturniveau Energie in Form von Wärme ab. Diese Wärme, die allein bei der Aggregatzustandsänderung transportiert wird, wird als latente Wärme bezeichnet. Bezogen auf die Masse von 1 kg handelt es sich um die Erstarrungsenthalpie eines Stoffes, die bei Wasser in etwa der Energiemenge entspricht, die auch benötigt wird, um dasselbe 1 kg Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erwärmen. Zu- oder abgeführte Wärme, die eine Temperaturveränderung bewirkt, wird als sensible Wärme bezeichnet. In Eisspeichern wird eine Wassermenge, z.B. in einer unterirdischen Betonzisterne durch Wärmeentzug vereist. Dazu strömt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, mit geringerer Temperatur als dem Gefrierpunkt von Wasser durch Rohrspiralen im Speicher. Durch den Temperaturgradienten kommt es zum Wärmetransport zwischen dem erstarrenden Wasser in der Betonzisterne und der Sole in den Rohrspiralen. Die latente Wärme aus dem Phasenübergang des Wassers wird an die Sole übertragen, welche sich dadurch erwärmt. Die erwärmte Sole dient wiederum einer Wärmepumpe als Wärmequelle. Am Verdampfer der Wärmepumpe gibt die Sole die Wärme wieder ab und kann anschließend erneut Wärme aus dem Eisspeicher aufnehmen. Durch Kombination mit Solarkollektoren kann die Effizienz der Anlage erhöht werden, wenn die damit gewonnene thermische Energie zur Regeneration des Eisspeichers genutzt wird. Weiterführende Informationen Informationen zu Eisspeichern Funktion und Kosten von Eisspeichern im Überblick Bei der Wärmebereitstellung durch Biomasse kommen in der Regel Anlagen zum Einsatz, in denen holzartige Biomasse verfeuert wird. Hierfür gibt es verschiedene Brennstoffe, die sich in Qualität und Kosten z.T. deutlich unterscheiden. Holzpellets sind kleine hochstandardisierte Presslinge mit einer Länge von 2 bis 5 cm, die in unter anderem aus Resten der Holzverarbeitung gepresst werden. Ihr Einsatz in Pelletkessel ist hoch automatisiert und damit nur wenig störanfällig. Dennoch sind jährlich kleinere Arbeiten durch z.B. Ascheaustragung o.ä. erforderlich. Zudem ist eine entsprechende Lagerhaltung in einem sogenannten Bunker inkl. Fördersystem erforderlich. Der Einsatz von Holzhackschnitzeln ist etwas arbeitsaufwändiger, da sowohl Brennstoff als auch das Gesamtsystem zur Wärmeversorgung weniger automatisierbar ist. Die Beschaffung des etwa bis zu 10 cm großen, mechanisch zerkleinerten Holzpartikel ist deutlich günstiger und sie können zudem auch in außenliegenden, überdachten Lagerbereichen oder Wirtschaftsgebäuden gelagert werden. Jedoch bestehen größere Anforderungen an die Einbringtechnik und den Betrieb einer Feuerungsanlage. Durch den gröberen Brennstoff, unterschiedliche Brennstoffqualitäten und Ascheaustrag, kann es gegenüber einem Pelletkessel zu häufigerem Arbeitsaufwand kommen, sodass regelmäßige Präsenzzeiten zur Betreuung erforderlich sind. Des Weiteren kann zur Verteilung des Brennstoffes auch schweres Arbeitsgerät vor Ort erforderlich werden. Neben einer reinen Verbrennung der Holzbrennstoffe kann in einem Vergaser auch Holzgas aus der Biomasse gewonnen werden, um diese anschließend in einem speziellen BHKW in Wärme und Strom umzuwandeln. Holz als Brennstoff ist ein vergleichsweise günstiger und preisstabiler Brennstoff, der jedoch einen gewissen Arbeitsaufwand mit sich bringt. Hierbei sind auch die gegenüber der Verbrennung von gasförmigen Energieträgern erhöhten Staubanteile im Abgas zu beachten, welche im urbanen Bereich stärkere Anforderungen an die Abgasreinigung und Ascheentsorgung mit sich bringen. Auch ist bei der Verwendung von nicht lokal verfügbarer Biomasse ein umfangreicher Logistikaufwand zu betreiben, was zu mehr Verkehr auf den Straßen und einer zusätzlichen Belastung durch Emissionen führt. Ebenso ist bei der Abwägung, ob die Wärme für ein Nahwärmenetz mit Holz erzeugt werden soll, zu berücksichtigen, dass Holz nur bedingt als „klimaneutral“ bezeichnet werden kann. Die Verbrennung setzt neben Feinstaub auch Treibhausgase wie CO 2 und Methan frei. Die Annahme, dass die Wärmeerzeugung mit Holz klimaneutral ist, setzt eine nachhaltige Waldbewirtschaftung voraus, bei der mindestens genauso viel Kohlenstoff durch das Wachstum neuer Bäume gebunden wird, wie durch die Verbrennung von Holz freigesetzt wird. Wird Holz aus nicht nachhaltiger Waldbewirtschaftung (beispielsweise der Abholzung von Urwäldern) für die Wärmeerzeugung verwendet, dann fällt die Bilanz der Umweltauswirkungen negativ aus. Eine stärkere Reduktion von Treibhausgasen kann zudem erreicht werden, wenn das Holz für langlebige Produkte (beispielsweise als Bauholz) verwendet wird, da der Kohlenstoff dann dem natürlichen Kreislauf auf längere Zeit entzogen wird und nicht als CO 2 in die Atmosphäre gelangt. Empfehlenswert für die Wärmeerzeugung ist daher vor allem Restholz aus Produktionsprozessen, das nicht für andere Nutzungen geeignet ist, sowie Altholz, das am Ende der Nutzungskaskade angekommen ist. Die Qualität von Holzbrennstoffen lässt sich verschiedenen Normen in Güteklassen einteilen. Hierfür dient bspw. die DIN EN ISO 17225 oder das DINplus-Zertifizierungsprogramm, um Vergleichbarkeiten zu ermöglichen und eine entsprechende Brennstoffqualität sicherzustellen. Des Weiteren sollten Nachweise über die Herkunft der Biomasse bei den Lieferanten angefragt werden, um möglichst regionale Produkte zu nutzen. Die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt hat zu den Potenzialen von Biomasse in Berlin eine Untersuchung durchführen lassen. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie beim Bundesumweltministerium: BMUV: Klimaauswirkungen von Heizen mit Holz sowie beim Umweltbundesamt: Heizen mit Holz . Weiterführende Informationen Hackschnitzel: Qualität und Normen FNR – Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Für die Wärmeerzeugung aus Biogas existieren regionale unterschiedliche Möglichkeiten. Im ländlichen Raum kann häufig direkt Biogas aus Gärprozessen aus der Landwirtschaft verwendet werden. Abfallstoffe wie z.B. Gülle können dafür genutzt werden, wie auch eigens dafür angebaute Energiepflanzen. Die Verwendung von Anbaubiomasse zur Produktion von Biogas steht jedoch in starker Kritik und kann ebenso wie die Produktion von flüssigen Energieträgern auf die Formel ‚Tank oder Teller‘ reduziert werden. Daher wurde mit den letzten Novellen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Nutzung von Anbaubiomasse zu Biogasproduktion immer weiter eingeschränkt (Stichwort ‚Maisdeckel‘). Biogas kann vor Ort genutzt und in Wärme und Strom umgewandelt und verbraucht bzw. über ein kleines Nahwärmenetz verteilt werden. Für eine Einspeisung in das Erdgasnetz ist eine Methan-Aufbereitung des Gases erforderlich. In Berlin besteht die Möglichkeit, ein Biogas- bzw. Biomethanprodukt eines beliebigen Lieferanten aus dem öffentlichen Gasnetz zu beziehen. Dieses Biomethan ist in der Regel aufbereitetes Biogas, z.B. aus Reststoffen oder Kläranlagen, welches in das Netz an einem anderen Verknüpfungspunkt eingespeist wird. Vor Ort zur (Strom- und) Wärmeerzeugung wird dann bilanzielles Biomethan eingesetzt – ähnlich dem Bezug von Ökostrom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz. Der tatsächliche Anteil von Biomethan im Erdgasnetz entsprach im Jahr 2022 lediglich etwa 1 %. Bei dem Kauf gibt es entsprechende Nachweiszertifikate (z.B. “Grünes Gas Label” – Label der Umweltverbände oder TÜV) der Anbieter. Die Umsetzung in Wärme (und Strom) erfolgt dann klassisch über Verbrennungstechnologien wie Gaskessel oder BHKW.

Wärmepumpen funktionieren auch im Gebäudebestand

<p> <p>Eine Luft-Wärmepumpe fürs schmale Reihenhaus? Erdkollektoren fürs Mehrfamilienhaus? Eine Wärmepumpe als Heizungs-Unterstützung in der Eigentümergemeinschaft? Beim Thema Wärmepumpe gibt es noch immer viele Fragen – besonders bei Bestandsgebäuden: Geht das wirklich? Und lohnt es sich? Die stetig wachsende Zahl guter Beispiele im UBA-Portal „So geht’s mit Wärmepumpen!“ zeigt, dass und wie es geht.</p> </p><p>Eine Luft-Wärmepumpe fürs schmale Reihenhaus? Erdkollektoren fürs Mehrfamilienhaus? Eine Wärmepumpe als Heizungs-Unterstützung in der Eigentümergemeinschaft? Beim Thema Wärmepumpe gibt es noch immer viele Fragen – besonders bei Bestandsgebäuden: Geht das wirklich? Und lohnt es sich? Die stetig wachsende Zahl guter Beispiele im UBA-Portal „So geht’s mit Wärmepumpen!“ zeigt, dass und wie es geht.</p><p> Beispiele für Denkmalschutz, Reihenhaus und Optimierung <p>Ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/114965">denkmalgeschütztes Fachwerkhaus von 1932</a> in einer der kältesten Regionen Deutschlands spart nach Einbau einer Wärmepumpe 2.000 Euro Heizkosten jährlich – ganz ohne Fassadendämmung. Ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/114135">schmales Reihenmittelhaus ohne Garten und Keller</a> bekommt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe auf dem Dach: „Die Wärmepumpe ist von außen nicht zu hören und im Haus meist sehr leise. Wir schlafen nur einen Meter vom Innengerät entfernt, und nur gelegentlich tritt ein niederfrequentes Geräusch auf, das noch durch Feintuning des Herstellers optimiert werden soll“, schreibt der Eigentümer des Gebäudes.</p> <p>Manchmal läuft die neue Heizung am Anfang nicht wie erwartet. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/113885">Familie Mücke</a> stellte fest, dass das System ineffizient arbeitet und einen schlechten Warmwasserkomfort bietet. Doch ein Umbau konnte das Problem lösen: Die Effizienz wurde erheblich verbessert, was zu Heizkosteneinsparungen von 30 bis 40 Prozent führte.</p> Auch Beispiele für Mehrfamilienhäuser und Nichtwohngebäude <p>Auf „So geht’s mit Wärmepumpen!“ gibt es auch Projekte in Nichtwohngebäuden und Mehrfamilienhäusern. Da aufgrund des Alters von Gebäude (Baujahr 1890) und Heizungsanlage die nötigen Vorlauftemperaturen und Heizlasten nicht einfach zu bestimmen waren, entschied sich eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/110961">Wohnungseigentümergemeinschaft aus Konstanz</a> für eine Wärmepumpe, die im Hybridsystem durch die vorhandene Gasheizung unterstützt wird.</p> <p>In den Projekten im Portal berichten Gebäudeeigentümer*innen oder Akteure aus Planung, Energieberatung oder Architektur aus erster Hand von ihren Erfahrungen. Viele haben außerdem eine E-Mail-Adresse als Kontaktmöglichkeit hinterlegt.</p> Vorbild sein und Wärmepumpen-Erfahrung teilen! <p><strong>Sie haben selbst eine Wärmepumpe?</strong> Dann sind Sie schon jetzt ein Vorbild<strong>. </strong>Lassen Sie andere an Ihren Erfahrungen teilhaben und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/108006">zeigen Sie Ihr Projekt im Wärmepumpen-Portal</a>! Sie kennen <strong>andere Haushalte mit Wärmepumpen? </strong>Dann leiten Sie diese Mail gerne weiter!&nbsp;</p> Unterstützung durch Projektteam <p><a href="http://www.ifeu.de/">ifeu</a>, <a href="http://www.co2online.de/">co2online</a> und <a href="https://ingenieurbuero-heckmann.de/">Ingenieurbüro Heckmann</a> unterstützen das ⁠UBA im Rahmen eines Forschungsprojektes bei der Konzeption, dem Aufbau, der Pflege und der Außenkommunikation zum Portal „So geht’s mit Wärmepumpen!“. Das Projektteam ist per E-Mail erreichbar unter: <a href="mailto:UBA-WP-Datenbank@co2online.de">UBA-WP-Datenbank@co2online.de</a>.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Geothermie

„Geothermie“ oder „Erdwärme“ ist die unterhalb der Oberfläche der festen Erde gespeicherte Energie in Form von Wärme und zählt zu den regenerativen Energien. Diese beruht im Wesentlichen auf der von der Sonne eingestrahlten Wärmeenergie und dem nach oben gerichteten, terrestrischen Wärmestrom. Die von der Sonne eingestrahlte und von der Erdoberfläche an die Atmosphäre wieder abgegebene Wärmeenergie beeinflusst hierbei maßgeblich die Temperaturen im oberflächennahen Bereich bis etwa 15 bis 20 Metern Tiefe. Hier finden jahreszeitlich bedingte Temperaturschwankungen statt. In größerer Tiefe ist nur noch der terrestrische Wärmestrom maßgebend. Ursache ist die bei der Erdentstehung freigewordene Energie und der Zerfall radioaktiver Isotope. Mit der Tiefe nehmen die Temperaturen hier um durchschnittlich etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man spricht auch von der „geothermischen Tiefenstufe“ oder dem „geothermischen Gradienten“. In einer Tiefe von etwa 20 m ist eine unbeeinflusste Temperatur von ca. 9 °C zu erwarten, in 100 m 12 °C und in 1.000 m etwa 40 °C. Der Transport der Wärme erfolgt durch Wärmeleitung von Teilchen zu Teilchen (Konduktion), aber auch durch bewegte Teilchen, also durch Grundwasserfluss (Konvektion). Berlin hat sich vorgenommen, bis spätestens im Jahr 2045 klimaneutral zu werden. Um dies zu erreichen, gilt es, gerade auch die Wärmeversorgung in der Stadt auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. Denn fast die Hälfte des gesamten Berliner Endenergiebedarfs entfällt auf die Raumwärme und Warmwasserversorgung von Gebäuden. Bereitgestellt wird diese Wärme derzeit noch zu mehr als 90 Prozent über fossile Energieträger, also Kohle, Erdgas und Öl. Dies muss sich schnellstmöglich ändern. Dabei kann die Tiefe Geothermie – die emissionsfreie Förderung und Nutzung heißen Wassers aus tiefen Bodenschichten – eine wichtige Rolle spielen. Das genaue Potenzial im Berliner Untergrund ist noch unklar und muss erst präzise erkundet werden. Doch schon jetzt schätzen Geologen auf Grundlage bisheriger Erkenntnisse, dass bis zu einem Fünftel der benötigten Wärme mit Hilfe Tiefer Geothermie zur Verfügung gestellt werden könnte, etwa in Nah- und Fernwärmenetzen, über die Berliner Haushalte versorgt werden. Die Technik dazu ist bewährt und wird deutschlandweit in Dutzenden von Anlagen erfolgreich angewandt. Bild: SenMVKU Tiefe Geothermie. Erdwärme für Berlin Tiefe Geothermie, also Wärme, die in den Tiefen der Erde verfügbar ist, soll ein essenzieller Teil der Berliner Wärmeversorgung werden. Wir haben die wichtigsten Details für Sie zusammengestellt. Weitere Informationen Um das geothermische Potenzial von Berlin zu ermitteln, wurde in den Jahren 2009 bis 2012 die „Potenzialstudie zur Nutzung der geothermischen Ressourcen des Landes Berlin“ aufgeteilt in drei Module erarbeitet. Die Ergebnisse zu Modul 1, Grundlagenermittlung , und zu Modul 2, Ermittlung des geothermischen Potenzials und dessen Darstellung, bildeten Grundlagen für die Darstellung der Potenzialkarten . Die Arbeiten zu Modul 3, Thermisch-hydraulische Modellierung, sind in der Zusammenfassung der Berichte (Modul 1 bis 3) enthalten, die nachfolgend als Download zur Verfügung steht. Im Jahr 2023 wurde eine aktualisierte Potenzialstudie zur Mitteltiefen Geothermie in Berlin erstellt, welche die Ergebnisse aus verschiedenen Forschungsprojekten der vorangegangenen 10 Jahren berücksichtigt. Aus dem Verbundprojekt „TUNB – Potenziale des unterirdischen Speicher- und Wirtschaftsraumes im Norddeutschen Becken“ ist ein dreidimensionales Modell des Norddeutschen Beckens verfügbar, welches für den Raum Berlin mittels zusätzlicher Daten aus 2D/3D-Seismik und Bohrungen verfeinert wurde. Anschließend erfolgte eine geothermische Parametrisierung der potenziellen Nutzhorizonte, wobei vor allem auf die Ergebnisse der Verbundprojekte Sandsteinfazies, GeoPoNDD und MesoTherm zurückgegriffen wurde. Die aktualisierte Potenzialstudie und die Daten des 3D-Untergrundmodells stehen nachfolgend als Download zur Verfügung. Die Studie untersucht die hydrochemischen Rahmenbedingungen für die Nutzung des Mittleren Buntsandsteins im Raum Berlin für die tiefe Geothermie. Im Fokus steht das Risiko von Salzausfällungen in hochsalinen Thermalwässern sowie deren Einfluss auf Betrieb und Wirtschaftlichkeit geothermischer Dubletten. Auf Basis einer umfassenden Datenrecherche und Modellbetrachtung werden Fluidzusammensetzungen, Mineralisationsgrade und mögliche Ausfällungsprozesse bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere bei hohen Temperaturen, starker Abkühlung und bestimmten Betriebsbedingungen Risiken für Halit- und Sulfatausfällungen bestehen. Die Studie liefert damit wichtige Grundlagen für die Planung, Auslegung und sichere Nutzung geothermischer Anlagen in Berlin. Im Ballungsraum von Berlin ist die Temperatur des Untergrundes durch den Menschen tiefgreifend erwärmt. Der Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur durch die globale Klimaerwärmung hat diesen Prozess zusätzlich noch verstärkt. Dies zeigen langjährige Temperaturmessungen in Grundwassermessstellen unter einer Tiefe von 20 m unter Gelände, unterhalb der jahreszeitliche Temperatureinflüsse durch die Sonne ausgeschlossen sind. In einigen Innenstadtgebieten sind Temperaturbeeinflussungen bis in über 80 m nachgewiesen. Die flächenhaft im Untergrund des Landes Berlin durchgeführten Temperaturmessungen zeigen deutlich, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur des Untergrundes und damit auch des Grundwassers zum Teil um mehr als 4 °C gegenüber den dünner besiedelten Randbereichen anthropogen bedingt erhöht ist. Die Temperaturmessungen belegen auch, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch flächenhaft in größeren Tiefen bemerkbar macht. Dies zeigt die Karte für den Bezugshorizont 0 m NHN (Normalhöhennull), das entspricht je nach Lage im Stadtgebiet einer Tiefen von 35 bis 55 m Tiefe. Näheres zu dieser Thematik kann dem Umweltatlas Berlin und der Veröffentlichung zur Veränderung des Temperaturfeldes von Berlin ( BRB Henning & Limberg ) entnommen werden. Grundsätzlich ist die Art und Weise der Nutzung geothermischer Energie von der Temperatur des Vorkommens abhängig. Die oberflächennahe Erdwärme (z.B. bis 100 m) lässt sich derzeit wegen ihrer geringen Temperatur von 8 bis 12 °C nur in Verbindung mit einer Wärmepumpe nutzen, die die erforderliche Wärme für die Raumheizung und die Wassererwärmung erzeugt. Da mit zunehmender Tiefe die Temperatur des Untergrundes ansteigt, kann ab einer bestimmten Tiefe (ab etwa 1.000 m) die Untergrundwärme auch direkt (ohne Wärmepumpe) genutzt werden. Ist eine Stromerzeugung mit Dampfturbinen beabsichtigt, sind in der Regel Temperaturen von über 100 °C notwendig. Die dafür geeigneten Nutzungshorizonte liegen in unserer Region in der Regel drei bis fünf Kilometer unter der Erdoberfläche. In Berlin wird fast ausschließlich die oberflächennahe Geothermie genutzt, d. h. bis zu einer maximalen Tiefe von 100 m. Dafür steht ein ganzes Spektrum von technischen Möglichkeiten zur Verfügung. Alle diese Verfahren benötigen eine Wärmepumpe, die in der Lage ist, die relativ niedrige Temperatur des Untergrundes bzw. des Grundwassers in diesen Tiefen von 8– 2 °C mit Hilfe von elektrischer Energie auf ein für Heizzwecke geeignetes höheres Temperaturniveau zu bringen. Weitere Informationen zur Erdwärmenutzung Zur Erhöhung der Planungssicherheit dieser Erdwärmesondenanlagen werden im Umweltatlas Berlin Potenzialkarten zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit und speziell für Einfamilienhäuser zur spezifischen Entzugsleistung dargestellt. Hierin sind die dafür maßgeblichen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse subsummiert. Da der Einbau von Erdwärmesondenanlagen in den Untergrund potenziell mit einem Risiko der Grundwassergefährdung verknüpft ist, werden zum Schutz des Grundwassers bei der Errichtung einer solchen Anlage hohe wasserrechtliche Anforderungen an das Bohrverfahren, die anschließende Bohrlochabdichtung, Drucktests, Dokumentation etc. gestellt. Neuere Forschungsergebnisse, Schadensfälle sowie die stark gestiegene Anzahl der Erdwärmesondenanlagen bestätigen diese Gefährdung immer wieder. Weitere Informationen zur Anzeigepflicht für Bohrungen Da Berlin sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser und fast ausschließlich aus dem eigenen Stadtgebiet bezieht, werden deshalb bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage in dem dafür erforderlichen wasserbehördlichen Erlaubnisverfahren zum Schutz des Grundwassers besonders hohe Anforderungen gestellt. Näheres kann dem “Merkblatt für Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren mit einer Heizleistung bis 30 kW” entnommen werden. Pflichtenheft zur Methodik und Dokumentation thermohydrodynamischer Modellierungen im Rahmen des wasserrechtlichen Erlaubnisverfahrens zum Betrieb von Erdwärmesondenanlagen mit einer Heizleistung von >30 kW Kartenwerke zur Grundwassertemperatur Kartenwerke zum Geothermischen Potenzial Geothermisches Potenzial – Karten aktualisiert im Geoportal verfügbar Auf der Basis von ca. 14.950 Bohrungen der Bohrungs­datenbank der AG Landesgeologie der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt wurden zwölf Karten neu berechnet. Die verfeinerten Planungshilfen für die Auslegung von Erdwärme­sonden­anlagen stehen für die Tiefenklassen 0–40 m, 0–60 m, 0–80 m und 0–100 m zur Verfügung. Weitere Informationen Karten im Umweltatlas Berlin

Wärmeleitfähigkeit BB bei Permanentem Welkepunkt (PWP) - im Spätsommer

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs bei Permanentem Welkepunkt (PWP) - im Spätsommer und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Es werden die mittlere Wärmeleitfähigkeit als gewichtetes Mittel bis 2m Tiefe mit Wassergehalten bei Permanentem Welkepunkt (pF 4,2) dargestellt. Sie entspricht den standortabhängigen, im Jahresverlauf niedrigsten Wärmeleitfähigkeiten wie sie im Spätsommer am Ende der Vegetationsperiode zu erwarten sind. Grundwasserstände wurden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden.

Leitfaden zur Geothermie in Rheinland-Pfalz (9. Fortschreibung)

Nutzung von oberflächennächster und oberflächennaher Erdwärme [Redaktioneller Hinweis: Die folgende Beschreibung ist eine unstrukturierte Extraktion aus dem originalem PDF] LEITFADEN ZUR GEOTHERMIE IN RHEINLAND-PFALZ Nutzung von oberflächennächster und oberflächennaher Erdwärme Diese Druckschrift wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der Landesregierung Rheinland-Pfalz he- rausgegeben. Sie darf weder von Parteien, noch Wahlbewerbern oder Wahlhelfern im Zeitraum von sechs Monaten vor einer Wahl zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Land- tags-, Bundestags-, Kommunal- und Europawahlen. Missbräuchlich ist während dieser Zeit insbeson- dere die Verteilung auf Wahlveranstaltugen, an Informationsständen der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken und Aufkleben parteipolitischer Informationen der Werbemittel. Untersagt ist gleichfalls die Weitergabe an Dritte zum Zwecke der Wahlwerbung. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevor- stehenden Wahl darf die Druckschrift nicht in einer Weise verwendet werden, die als Parteinahme der Landesregierung zugunsten einzelner politischer Gruppen verstanden werden könnte. Impressum Herausgeber: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz; Kaiser-Friedrich-Str. 1, 55116 Mainz www.mkuem.rlp.de Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau Rheinland-Pfalz; Stiftstraße 9, 55116 Mainz www.mwvlw.rlp.de Bearbeitung: Arbeitsgruppe Leitfaden Geothermie: Christof Baumeister, Jochen Kampf, Martin Schykowski (Landesamt für Umwelt Rheinland-Pfalz – LfU) Dr. Frank Bitzer, Holsten Hübner, Roman Storz (Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz – LGB) Ruth Brune, Lena Ludwig, Gabriele Theobald, Dascha Tichomolow, Peter Woll (Struktur und Genehmigungsdirektion Süd – SGD Süd) Marie Kirsch (Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz – MKUEM) Dr. Kathleen Sell (Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau – MWVLW) Grafik: Christof Baumeister (LfU), Roman Storz (LGB) Kartographie: LfU und LGB Bildnachweis: photo 5000 - stock.adobe.com Layout/Satz: Tatjana Schollmayer (LfU) © 2025 Nachdruck und Wiedergabe nur mit Genehmigung der Herausgeber 9. Fortschreibung INHALT VORWORT4 1EINFÜHRUNG5 1.1 1.25 7 2 3 Allgemeines Gewinnung von Erdwärme RECHTLICHE BEURTEILUNG9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.59 9 10 12 12 Allgemeines Wasserrechtliche Belange Bergrechtliche Belange Geologiedatengesetz und Standortauswahlgesetz Verfahrensablauf und erforderliche Antragsunterlagen WASSERWIRTSCHAFTLICHE UND HYDROGEOLOGISCHE STANDORTEINSCHÄTZUNG 3.1 3.2 3.3 Karte „Oberflächennächste Erdwärmetauscheranlagen (Erdwärmekollektoren, Energiekörbe, u.a.) – geschlossene Systeme“, Abb. 4 Karte „Grundwasser-Wärmetauscheranlagen – offene Systeme“, Abb. 5 Karte „Erdwärmesonden – geschlossene Systeme“, Abb.6 14 16 18 20 GESETZE, NORMEN, LITERATUR22 ANSPRECHPARTNER23 3 VORWORT Sehr geehrte Leserinnen und Leser, die Potenziale der Erdwärme zu erkennen und zu nutzen, nimmt eine entscheidende Rolle für das Gelingen der Energiewende ein. Mit Blick auf die Erhaltung eines intakten Naturhaushalts darf ein ausgewogenes Verhältnis von Schutz und Nut- zung der Ressource Grundwasser hierbei jedoch nicht außer Acht gelassen werden. Ziel der im vorliegenden Leitfaden zusammen- gefassten Grundsätze ist die Sicherstellung eines dauerhaften und flächendeckenden Grundwas- serschutzes bei der Umsetzung von Erdwärme- projekten. Darüber hinaus werden durch die engere Verknüpfung mit Fachanwendungen, die erforderlichen Genehmigungsprozesse für ober- flächennahe Erdwärmenutzung noch sicherer, transparenter und effizienter gestaltet. Mit der vorliegenden Überarbeitung des Leitfa- dens wird neben der oberflächennahen auch der Begriff der oberflächennächsten Erdwärme als neue Anwendungskategorie eingeführt. Bei der oberflächennächsten Erdwärmenutzung besteht im Gegensatz zur oberflächennahen Kategorie kein Kontakt zum Grundwasser, wodurch die wasserrechtliche Genehmigungspflicht entfällt. Ziel ist die Beschleunigung behördlicher Prozesse. Zur Unterstützung der Genehmigungsprozesse wird mit dem überarbeiteten Leitfaden ein stär- kerer Bezug zu den bereitgestellten interaktiven Kartenanwendungen hergestellt. Diese digitalen Karten werden durch das Landesamt für Geolo- gie und Bergbau Rheinland-Pfalz (LGB) gemein- sam mit dem Landesamt für Umwelt Rheinland- Pfalz (LfU) regelmäßig fortgeschrieben und können über die Internetseite des LGB abgerufen werden. Neben einer umfassenden Einschätzung wasserwirtschaftlicher und hydrogeologischer Belange enthalten die Karten Ergebnisse, aus denen sich standortgenau Erdwärme-Potenziale ableiten lassen. Mit zunehmender Bedeutung und Nachfrage von Erdwärme-Projekten ist auch eine Steigerung der Effizienz bei der Bearbeitung von Anträgen zwin- gend erforderlich. Hierfür sind für Sie als Antrag- stellenden relevante Hintergrundinformationen unerlässlich. Die vorliegende Fortschreibung des Leitfadens liefert hierfür wertvolle Informati- onen und Hilfestellungen, um Sie bei der Um- setzung von Erdwärme-Projekten in Rheinland- Pfalz zu unterstützen. Katrin Eder Staatsministerin für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität 4 Daniela Schmitt Staatsministerin für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau 1 EINFÜHRUNG Zur Nutzung oberflächennächster und oberflächennaher Erdwärme in Rheinland-Pfalz haben das Lan- desamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz (LGB) und das Landesamt für Umwelt Rheinland- Pfalz (LfU) folgende Arbeitshilfen erstellt: ■■ Der hier vorliegende „Leitfaden zur Geothermie in Rheinland-Pfalz“ enthält Informationen zu den fachlich-technischen Grundlagen der Erdwämegewinnung sowie zum gesetzlichen Rahmen, inner- halb dessen die Erdwärmenutzung möglich ist. ■■ Das „Merkblatt zur Nutzung von oberflächennächster und oberflächennaher Erdwärme in Rhein- land-Pfalz“ enthält die Auflistung der wasserwirtschaftlichen Mindestanforderungen sowie ergän- zende praktische Hinweise zur Berücksichtigung bei Planung, Bau und Betrieb von Erdwärmetau- scheranlagen. ■■ Der Online-Dienst „Standortqualifizierung von Erdwärmetauscheranlagen“ gibt dem Nutzer die standortspezifischen wasserwirtschaftlichen und geowissenschaftlichen Hinweise, die bei der was- serrechtlichen Prüfung berücksichtigt werden. Der Online-Dienst bietet weiterhin Verknüpfungen zu weiteren Online-Diensten, die im Zuge der Anzeige- und Erlaubnisverfahren genutzt werden können. 1.1 Allgemeines Als Geothermie bezeichnet man die technische Nutzung der Erdwärme. Sie kann als regenerati- ve Energiequelle erschlossen werden. Geother- mie wird bislang überwiegend mittels Wärme- tauschersyteme indirekt erschlossen und mit Hilfe von elektrischer Energie (Strom) über Wär- mepumpen auf ein höheres Temperaturniveau angehoben, womit sie für Heizung und Warm- wasserbereitung nutzbar ist. Die Nutzung von Erdwärme schont fossile Energiequellen und reduziert die Emission von Kohlendioxid. Bei der geothermischen Nutzung wird grund- sätzlich zwischen oberflächennaher, mitteltiefer und tiefer Geothermie unterschieden (Abb. 1). Die oberflächennahe Geothermie nutzt den Un- tergrund bis 400 m Tiefe und/oder eine Unter- grundtemperatur bis 20° C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden. Die mitteltiefe und tiefe Geothermie ist nicht Inhalt dieses Leitfadens. 5

Übersichtskarte zur Standorteignung zum Einbau von oberflächennahen Erdwärmekollektoren

Darstellung der Standorteignung zum Einbau von oberflächennahen Erdwärmekollektoren in 1-2m Bodentiefe auf der Grundlage der Bodenkarte 1:25.000 (BK25) von Schleswig-Holstein. Es erfolgt eine Einteilung der Bodeneinheiten in die Klassen gut geeignet, geeignet und wenig geeignet. Die Methodenbeschreibung ist in Geoberichte 19, LBEG (Potenzielle Standorteignung für Erdwärmekollektoren) abgelegt. Die Berechnung liegt für etwa die Hälfte des Landes vor. Für die andere Hälfte fehlen die entsprechenden Datensätze der BK25. Die Bodenkarte 1:25.000 wird nicht fortgeführt.

EnEff:Wärme: Nutzung multipler Wärmequellensysteme im urbanen Quartierskontext am Beispiel des Lagarde Campus in Bamberg, Teilvorhaben FAU: Geologische und bodenkundliche Begleitung

Flankierung des Erdwärmepumpen-Rollouts für die Wärmewende durch eine bundesweite, einheitliche Bereitstellung von Geoinformationen zur oberflächennahen Geothermie in Deutschland, Teilvorhaben: Geologische Datenaufbereitung im Saarland

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Messprogramm, Simulation und Systemoptimierung

Im Projekt InnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. Das Gesamtvorhaben wird vom Solar-Institut Jülich der Fachhochschule Aachen koordiniert. Modelle für den Wärme- und Feuchtetransport werden entwickelt und auf der Basis von Messdaten am Testfeld Campus Jülich validiert. Experimentelle Untersuchungen zur Bewertung der thermischen Leistungsfähigkeit von Erdabsorberelementen werden an verschiedenen für Deutschland repräsentativen Erden in künstlich hergestellten adiabaten Messkästen durchgeführt. Ein weiterer Fokus liegt auf der experimentellen Studie von Vereisungs- und Enteisungsvorgängen im Erdreich, um hier für die weitergehende numerische Analyse geeignete und validierte Parameter und Datensätze zur Verfügung stellen zu können. Durch die Entwicklung eines einfachen, aber validierten Systemauslegungstools mit detaillierten Wärmeübertragungsprozessen können für den jeweiligen Anwendungsfall für bestimmte komplexe Anforderungen optimierte Systemtypologien und -konfigurationen zusammengestellt und umwelttechnisch über den gesamten Lebenszyklus hinweg bewertet werden (CO2-Bilanz, Effizienz, Nachhaltigkeit). So können Systeme bedarfsgerechter und um bis zu 30 % kleiner im Flächenbedarf ausgelegt und das Marktpotential energieeffizienter Erdwärmekollektoren besser genutzt werden.

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