Temperaturkarten des Bayerischen Geothermieatlas (Stand Oktober 2022) Temperaturverteilung, Temperatur-Isotherme und Grenze Aussagegebiet mit einer Standardabweichung der Temperaturwerte von maximal +-10 °C (nach Legende) in 3500 m unter NHN; Temperaturangaben in °C Die Temperaturkarten stellen eine interpolierte Temperaturverteilung dar, die auf den derzeit vorhandenen Daten in der jeweiligen Tiefe basiert. Neue Daten können die Temperaturverteilung verändern. Es erfolgte keine Extrapolation von Temperaturdaten in die nächsttiefere Temperaturkarte. Dies hat zur Folge, dass in manchen Bereichen scheinbar keine Temperaturzunahme oder sogar eine scheinbare Temperaturabnahme mit der Tiefe zu verzeichnen ist. Es wird daher dringend empfohlen, bei der Bewertung eines potenziellen Standortes auch die darüber liegenden Temperaturkarten zu berücksichtigen. Vor allem in größeren Tiefen kann die dargestellte Temperaturverteilung daher nur erste Hinweise auf den zu erwartenden Temperaturbereich geben. Die Karten zur Temperaturverteilung im Untergrund ermöglichen daher nur eine erste Abschätzung der zu erwartenden Temperaturen. Sie können damit erste Anhaltspunkte geben, an welchen Standorten eine hydrothermale Wärmeversorgung, eine hydrothermale Stromerzeugung oder auch eine balneologische Nutzung sinnvoll sein kann. Die Temperaturkarten können jedoch keinesfalls detaillierte, standortspezifische Voruntersuchungen ersetzen. Hierbei müssen alle verfügbaren Temperaturinformationen im Umfeld des geplanten Standortes bewertet und gegebenenfalls auch in die Tiefe extrapoliert werden. Geometrien und Legendeneinheiten sind für den Übersichtsmaßstab 1:500 000 bzw. 1:250 000 konzipiert und i. d. R. stark generalisiert. Die Karten sind als Grundlage für großräumige Betrachtungen vorgesehen. Die maßstabsbezogene Aussagegenauigkeit ändert sich durch die maßstabsunabhängigen Visualisierungsmöglichkeiten digitaler Kartenwerke nicht. Für weitergehende Interpretationen, die das Kartenwerk mit anderen räumlichen Datensätzen kombinieren bzw. verschneiden, ist zu beachten, dass eine Verschneidung räumlicher Daten stark unterschiedlicher Auflösung bzw. unterschiedlicher Zielmaßstäbe oder verschiedener Art der Attribuierung zu unplausiblen oder schwer interpretierbaren Ergebnissen führen kann.
Der Datensatz stellt Informationen hinsichtlich oberflächennaher, mitteltiefer und tiefer Geothermie bereit. Die oberflächennahe Geothermie betrachtet die Wärmeleitfähigkeit der Gesteine für Erdwärmesonden bis in 100 Meter Tiefe sowie die geothermische Ergiebigkeit für Erdwärmekollektoren. Hinsichtlich mitteltiefer Geothermie liefert der Datensatz Informationen zur Planung von geothermischen Anlagen bis in 1.000 Meter Tiefe, derzeit für das Rheinland, das zentrale Münsterland sowie den Nordrand des Rheinischen Schiefergebirges. Für die Planung von tiefen geothermischen Anlagen (Dubletten) bis in mehr als 5.000 Meter Tiefe werden geologische Informationen über die als Zielhorizonte in Frage kommenden Kalksteinschichten zur Verfügung gestellt. Der Datensatz liefert damit wertvolle Eckdaten bezüglich der Nutzungsmöglichkeiten von Erdwärme; beispielsweise zum Beheizen oder Klimatisieren von Gebäuden aller Art. Verfügbare Kartenthemen: Wärmeentzugsleistung für Erdwärmekollektoren; Wärmeleitfähigkeit für oberflächennahe Geothermie in 40, 60, 80, 100 Meter Tiefe; Übersichtsdarstellung hydrogeologisch sensibler Bereiche; Bereich erhöhter Fließgeschwindigkeit; Wärmeleitfähigkeit für mitteltiefe Geothermie in 250, 500, 750, 1.000 Meter Tiefe; offene Wärmespeicher (ATES); Dublette; oberkreidezeitliche, unterkarbonzeitliche sowie devonzeitliche Karbonate als Zielhorizonte (Top, Mächtigkeit, Temperatur, Faziesverteilung).
Die Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde von 2018 bis 2020 durchgeführt und untersuchte den zukünftigen Wasserbedarf des Energiesystems auf Basis von Szenarien zum Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland. Die Ergebnisse zeigen, dass der geplante Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie die Reduzierung der Anzahl der thermischen Kraftwerke zu einer Verbesserung des Zustands des Wasserhaushalts der Gewässer in Bezug auf die Wassermenge und die Temperatur führen. Der Wasserhaushalt der Gewässer wird sich durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien in Zukunft nur dann verschlechtern, wenn große Flächen für die Bewässerung von Energiepflanzen mit Oberflächenwasser genutzt werden oder die tiefe Geothermie mit wasserintensiver Kraftwerks- und Kühltechnologie großflächig ausgebaut wird. Veröffentlicht in Texte | 64/2025.
Die aktuelle geopolitische Lage verschärft die Notwendigkeit, den Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energien und den Ausbau der erneuerbaren Energien, somit auch die Geothermie, schnellstmöglich umzusetzen. Um die hohen Anfangsinvestitionen in der tiefen Geothermie abzufedern und die Investitionsbereitschaft bei Kommunen und Betrieben zu erhöhen, ist eine Explorationskampagne erforderlich. Für eine zielorientierte, die Wirtschaft stimulierende Explorationskampagne wird ein wissenschaftlich valides Begleitprogramm durchgeführt. Dies beinhaltet sowohl die Herleitung von Kriterien für die Auswahl von Explorationsmaßnahmen, als auch die Ermittlung beispielhafter Explorationsstandorte. Unter der Überschrift 'Vom Potenzial zum Projekt' sollen gut explorierte Geothermiestandorte unter den aktuellen Rahmenbedingungen neu bewertet werden. Diese Standorte werden nach geologischen, technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Kriterien sowie unter Berücksichtigung sich verbessernder Rahmenbedingungen untersucht. In Zusammenarbeit mit den Akteuren sollen an den Standorten optimale Erschließungs- und Nutzungskonzepte entwickelt, deren ökonomische Folgewirkungen beurteilt sowie ein Akzeptanzgewinn erreicht werden. Die Projektbetreiber sollen so befähigt werden, die praktische Umsetzung von Geothermievorhaben an diesen Standorten einzuleiten. Mittels integrierter Reservoircharakterisierung soll ferner die Fündigkeit an ausgewählten Geothermieprojekten bestmöglich beurteilt und methodisch aufgezeigt werden, ob bzw. wie sich die Ergebnisse von diesen Projekten auf derzeit noch unterexplorierte Lokationen übertragen lassen. Die Ergebnisse werden in einem Konzept für eine integrierte Reservoirbewertung für die hydrothermale Geothermie zusammengefasst und dienen gleichzeitig als Grundlage für die methodische Weiterentwicklung von Fündigkeitsgutachten.
Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wie die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozio-ökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. Hauptrisiken der Tiefengeothermie sind hohe Unsicherheiten über die Existenz, Lage und Orientierung geologischer Strukturen im Untergrund und die daraus resultierende hohe Unsicherheit über das Potential seismische Ereignisse zu induzieren. In diesem Teilvorhaben wollen wir in beiden Aspekten Fortschritte machen, in dem wir dynamische seismologische Modelle des Untergrunds erarbeiten. Aus der Kombination der innovativen seismischer Verfahren der Migration und Interferometrie werden wir dynamische Modelle erarbeiten. Diese Modelle verdeutlichen die seismische Reaktion des Untergrundes auf temporäre Veränderungen von Spannungen. Dazu werden Herdflächenlösungen mit Änderungen von seismischen Geschwindigkeiten korreliert. Ziel ist das Abschätzen von Schwellenwerten für Spannungsänderungen, die lokale Seismizität auslösen können. Die Interpretation dieser lokalen Änderungen in Hinblick auf eine geothermische Nutzung des Untergrunds hilft der Standortauswahl und somit der Reduzierung der seismischen Gefährdung. Wir werden einen neuen Arbeitsablauf entwickeln, um die seismische Gefährdung durch Tiefengeothermie in der Niederrheinischen Bucht abzuschätzen. Dieser Arbeitsablauf wird einen räumlich aufgelösten Erdbebengefährdungsindex beinhalten, der auf intuitive Weise die seismische Gefährdung der Region kommuniziert.
Erdwärme kann als erneuerbare Energiequelle fossile Energieträger mehr und mehr ersetzen und damit zum Klimaschutz beitragen und Wertschöpfung vor Ort schaffen. Trotz großer Potenziale ist der Anteil der Wärme aus tiefer Geothermie noch sehr gering. Ziel der Bundesregierung ist es, diesen Anteil in den nächsten Jahren deutlich zu erhöhen. Ein zentrales Hemmnis zum bundesweiten Ausrollen der tiefen Geothermie für die kommunale oder gewerbliche Wärmeversorgung ist das ungünstige Verhältnis hoher Anfangsinvestitionen gegenüber den späteren moderaten Betriebskosten. So ist für die Planung und erfolgreiche Umsetzung eines Geothermieprojekts eine geowissenschaftlich fundierte Datenbasis unerlässlich. Weitere wichtige Hemmnisse für die Umsetzung von Projekten sind das Fündigkeitsrisiko, die Finanzierung von Projekten und die Akzeptanz von Netzbetreibern, Kommunen sowie der Bevölkerung vor Ort. Zentrales Ziel des Projekts Warm-Up ist es, den Roll-Out der Mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie im Bereich der Wärmenutzung zu unterstützen. Das Teilvorhaben des ECOLOG-Instituts zielt hierbei insbesondere darauf ab, sozioökonomische Hemmnisse und Erfolgsfaktoren herauszuarbeiten, um darauf aufbauend Empfehlungen zur lokalen Ausgestaltung für eine wirtschaftliche Integration der Mitteltiefen Geothermie unter Akzeptanz der lokalen Stakeholder abzuleiten. Die Ergebnisse fließen ein in die Weiterentwicklung obertägiger Bewertungskriterien für Explorationskampagnen. Zentraler Bestandteil der Arbeiten des ECOLOG-Instituts sind vertiefende Untersuchungen zu sozioökonomischen Faktoren an potentiellen Standorten. Der Fokus liegt auf der Identifizierung wesentlicher Hemmnisse, relevanter Akteure, der Akteurskonstellationen und Motive sowie Risikowahrnehmungen (Akteursanalyse), der Finanzierungsstrukturen und der Akzeptanz.
Die tiefe Geothermie in Deutschland hat das Potential ein entscheidender Faktor zur Erreichung der Klimaschutzziele zu sein - insbesondere bei der Wärmewende. Hierzu müssen jedoch die Risiken bezüglich der notwendigen Tiefbohrungen, Fündigkeit und Produktion weiter reduziert werden. Dabei ist die mechanische Integrität des Untergrundes entscheidend, beeinflusst sie doch maßgeblich die Reservoirqualität, die Bohrlochstabilität und das Auftreten induzierter Seismizität. Die mechanische Integrität des Untergrundes ergibt sich neben den geomechanischen Gesteinseigenschaften aus der Differenz zwischen minimalen Hauptspannungsmagnitude und dem Porendruck, der minimalen Effektivspannung. Das vorgeschlagene Projekt soll dazu beitragen, die Risiken und Gestehungskosten tiefengeothermischer Projekte in Deutschland zu verringern, indem erstmals Porendruck und somit minimale Effektivspannungen im Rahmen der World Stress Map zur Verfügung gestellt werden. Speziell für die Bohrplanung sind Porendruck und minimale Effektivspannung von zentraler Bedeutung, da sie das optimale Spülungsgewicht, die Rohrabsetzteufen und die Bohrlochstabilität definieren. In einem weiteren Schritt soll daher die neue Datenbank genutzt werden, um ein Bohrrisikomanagement-Toolkit zu entwickeln. Das Toolkit soll es ermöglichen unter Eingabe des Bohrstandorts und Bohrpfads automatisiert eine Vorhersage der minimalen Effektivspannung und Bohrlochstabilität zur Verfügung zu stellen. Das Toolkit wird von einem Industriepartner hinsichtlich seiner Eignung sowie der Sensitivitäten an realen Daten validiert und bzgl. seiner Handhabbarkeit optimiert. Die Verfügbarkeit einer Datenbank zu Porendruck und Effektivspannungen sowie die Bereitstellung eines Toolkits, dass eine qualitativ hochwertige und standardisierte Vorhersage dieser Parameter erlaubt, wäre weltweit einzigartig und verschafft der Tiefen Geothermie in Deutschland sowohl sozioökonomische als auch sicherheitsrelevante Vorteile.
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