Geothermie-Wissen – Klima3 Klimaagentur

Warum Geothermie?

Geothermie gilt als umweltfreundliche, nachhaltige Alternative zu fossilen Energieträgern, da sie deutlich weniger CO2-Emissionen verursacht und nach menschlichem Ermessen unerschöpflich ist. Zudem liefert Geothermie konstant Energie – Tag und Nacht, unabhängig von Wetter oder Jahreszeit.

In Verbindung mit Nah- und Fernwärmenetzen kann Geothermie eine nachhaltige, sichere und wirtschaftlich attraktive Wärmeversorgung darstellen, sowohl für Privathaushalte als auch für Gewerbe. Für Kommunen und politische Entscheidungsträger bietet sie die Möglichkeit, langfristig unabhängiger von fossilen Energieträgern zu werden und gleichzeitig den lokalen Klimaschutz voranzubringen.

Welche Auswirkungen haben Geothermieanlagen auf die Natur und das Grundwasser?

Klimaschutz und Naturschutz sind Themen, die gerade beim Ausbau der erneuerbaren Energien immer wieder für kontroverse Diskussionen sorgen. Dabei gehören die beiden untrennbar zusammen: Steigende Temperaturen und Extremwetterereignissen bedrohen zunehmend die Lebensräume vieler geschützter Arten. Gleichzeitig sind intakte Naturräume auch Kohlenstoffsenken und somit ihrerseits wichtig für den Klimaschutz.

Artenschutz und Landschaftsökologie
Große Sorgfalt verwendeten die beauftragten Gutachterbüros daher in der Umweltverträglichkeitsvorprüfung (UVP-V) auf die Erstellung der artenschutzrechtlichen Prüfung und der landschaftsökologischen Betrachtung. So wird sichergestellt, dass bei den Bohrungen und dem anschließenden Betrieb der Geothermieanlage Natur und Mensch bestmöglich geschützt werden. In Naturschutz- oder FFH-Gebieten sowie in Wasserschutzgebieten sind geothermische Bohrungen nicht genehmigungsfähig.
Für die nicht vermeidbaren Eingriffe in die Natur (rund 2,5 Hektar Fläche benötigt der Bohrplatz) muss eine Ausgleichsfläche in der Region gefunden werden. Im Fall, dass die Bohrung nicht fündig ist, werden das Bohrloch und der Bohrplatz zurückgebaut und wieder der landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Der Betreiber muss die dafür nötigen finanziellen Mittel vorhalten.

Lärmschutz
Eine wichtige Frage für die Nachbarschaft eines geplanten Vorhabens ist immer: Wie laut wird das Ganze? Es muss gewährleistet sein, dass die Bohrgeräusche zu jeder Zeit unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte liegen. Im Vorfeld wurden deshalb die Schallemissionen von Bohrplatzbau, Bohrung und Anlagenbetrieb berechnet. Die vorliegenden Planungen zeigen klar, dass alle Schallgrenzwerte während der Bohrzeit und auch im Betrieb der Wärmezentrale eingehalten werden.

Grundwasserschutz
Allein schon der Aufbau des Bohrplatzes schützt den Bereich um die Bohrung großflächig gegen das Eindringen von wassergefährdenden Stoffen, wie zum Beispiel Schmierölen, in den Untergrund. Jeder Bohrplatz hat zwingend zwei Sicherheitsbereiche, um Wässer und Flüssigkeiten, die im Rahmen der Bohrarbeiten anfallen, aufzufangen und fachgerecht entsorgen zu können.
Vor Beginn einer Bohrung werden Standrohre bis in die grundwasserstauenden Schichten, in der Regel bis in Tiefen von 70 bis 80 Metern gesetzt und einzementiert. Sie schützen den Grundwasserbereich um die jeweilige Bohrung vor Verunreinigungen. Die Bohrarbeiten finden ausschließlich innerhalb des Stahlmantels des Standrohrs statt.

AUFBAU DES BOHRPLATZES
Allein schon der Aufbau des Bohrplatzes schützt den Bereich um die Bohrung großflächig gegen das Eindringen von wassergefährdenden Stoffen, wie zum Beispiel Schmierölen, in den Untergrund. Jeder Bohrplatz hat zwingend zwei Sicherheitsbereiche, um Wässer und Flüssigkeiten, die im Rahmen der Bohrarbeiten anfallen, aufzufangen und fachgerecht entsorgen zu können.
Vor Beginn einer Bohrung werden Standrohre bis in die grundwasserstauenden Schichten, in der Regel bis in Tiefen von 70 bis 80 Metern gesetzt und einzementiert. Sie schützen den Grundwasserbereich um die jeweilige Bohrung vor Verunreinigungen. Die Bohrarbeiten finden ausschließlich innerhalb des Stahlmantels des Standrohrs statt.
BOHRVERFAHREN
Für die Bohrung verwendet das Bohrunternehmen eine spezielle Bohrspülung. Diese besteht aus Spülungsmaterialien der Wasserschutzklasse 1. Das Bergamt Süd, die Regierung von Oberbayern, das Landesamt für Umwelt und das Wasserwirtschaftsamt prüfen in einem umfassenden Genehmigungsverfahren alle verwendeten Stoffe auf deren Umweltverträglichkeit.
Zum Einsatz kommen beispielsweise Pottasche (Kaliumkarbonat), biologisch abbaubare Zuckerverbindungen (sogenannte Biopolymere, vergleichbar mit Mondamin) oder Zitronensäure. Die Bohrspülung ist notwendig, um den Bohrmeißel anzutreiben, das bei der Bohrung entstehende sog. Bohrklein an die Oberfläche zu spülen und die Bohrlochwand zu sichern, bis die Stahlrohre eingebaut und zementiert werden.
Die strenge Überwachung der Auflagen nach dem Berg- und Wasserrecht sowie die hochprofessionellen Bohrunternehmen sind der Grund dafür, dass bei fast 100 tiefengeothermalen Bohrungen in Bayern bisher keinerlei Grund- oder Trinkwasserverunreinigungen aufgetreten sind.

Können durch die Anlagen Erdbeben ausgelöst werden?

In Deutschland herrscht nur in wenigen Regionen ein erhöhtes Erdbebenrisiko. Bayern liegt hierbei größtenteils außerhalb der gefährdeten Gebiete und weist nur im Südwesten in Richtung Schweiz, in den Alpen und an der Schwäbisch-Fränkischen Alb ein sehr geringes Erdbebenrisiko auf.

Grundsätzlich kann der Betrieb von Geothermieanlagen, beispielsweise durch einen zu hohen Druck bei der Reinjektion des Thermalwassers, nicht wahrnehmbare seismische Ereignisse auslösen. Man spricht dann von induzierter Seismizität. Allerdings wurden bislang in Bayern nur bei wenigen Geothermieanlagen im Münchner Raum geringfügige seismische Ereignisse mit einer Magnitude von etwa 2 gemessen – dies ist geringer als die Erschütterungen durch einen vorbeifahrenden 30-Tonner. Im Osten Bayerns konnten keinerlei seismische Ereignisse festgestellt werden. Beschädigungen von Gebäuden oder gar Personenschäden sind nicht erfolgt.

Aufgrund der geringen natürlichen Seismizität in Oberbayern sind ausgelöste Mikrobeben mit größeren Magnituden äußerst unwahrscheinlich.

Ist Geothermie rentabel?

Die Rentabilität von Geothermie ist langfristig gegeben, da sie hohe Anfangsinvestitionen für Tiefenbohrungen und Anlagen erfordert, aber niedrige Betriebskosten und eine konstante Energieversorgung bietet. Die Erzeugungskosten können mit fossilen Brennstoffen konkurrieren, und eine Amortisation von Erdwärmepumpen ist innerhalb von 10 bis 15 Jahren möglich, besonders wenn der Energiebedarf eines Gebäudes niedrig ist und es gut gedämmt ist.

Finanzielle Aspekte
Geothermie verursacht hohe Anfangsinvestitionen durch die Kosten für die Bohrung und den Aufbau von Geothermieanlagen. Nach der Installation sind die Betriebskosten dagegen gering, da Geothermie die kostenlose, erneuerbare Erdwärme nutzt.
Studien zeigen, dass die Erzeugungskosten für Strom aus Geothermie im Bereich von 2,5 bis 3 Cent pro Kilowattstunde liegen und somit mit denen fossiler Brennstoffe vergleichbar sind.
Eine Erdwärmepumpe kann sich in etwa 10 bis 15 Jahren amortisieren. Bis zu 70% der Kosten für Erdbohrungen und Wärmepumpen können durch staatliche Förderungen abgedeckt werden.

Voraussetzung für eine positive Rentabilität
Die Rentabilität hängt stark von den Eigenschaften des Gebäudes ab. Gut gedämmte Gebäude mit niedrigem Energiebedarf und niedrigen Vorlauftemperaturen sind am besten geeignet.

Vorteile und Marktpotenzial
Geothermie ist eine verlässliche und grundlastfähige Energiequelle, die unabhängig von Tages- und Nachtzeit sowie Wetterbedingungen an 365 Tagen im Jahr zur Verfügung steht. Geothermie kann sowohl zur Stromerzeugung als auch zum Heizen und Kühlen genutzt werden.
Geothermie hat ein großes Potenzial für die Wärme- und Kälteversorgung. Allein in Bayern könnte Geothermie bis zu 40 %des Wärmebedarfs decken.

Wie werden die Geothermieanlagen genehmigt?

Die rechtlichen Vorgaben im Hinblick auf Geothermie sind sehr komplex und die Genehmigungsverfahren aufwändig, da eine Vielzahl gesetzlicher Grundlagen berücksichtigt werden muss: Bergrecht, Wasserrecht, Immissionsschutzrecht, Baurecht u.a. Dabei ist eine Vielzahl von Ämtern involviert, die anhand der gesetzlichen Grundlagen prüfen, dass weder die Bohrungen noch der anschließende Betrieb Risiken für Mensch und Umwelt bergen.

Das Bergrecht
Geothermische Tiefbohrungen und der Betrieb der Anlagen sind in Deutschland im Wesentlichen durch das Bergrecht vorgegeben. Der Staat regelt nach diesem Hoheitsrecht die Sicherung der Rohstoffversorgung, die Sicherheit der Beschäftigten und betreibt Vorsorge gegen Gefahren, die sich aus der bergbaulichen Tätigkeit für das Leben und die Gesundheit von Dritten ergeben können.
Hierbei ist grundsätzlich zwischen tiefen Bohrungen (über 100 Meter), die der bergrechtlichen Genehmigungspflicht unterliegen, und bergrechtlich genehmigungsfreien flachen Bohrungen (oberflächennahe Geothermie) unter 100 Meter Bohrtiefe zu unterscheiden. Dabei gilt die Erdwärme als „bergfreier“ Bodenschatz und ist somit dem Grundeigentum entzogen.
Bei den bergfreien Bodenschätzen wird ein zweistufiges Verfahren durchgeführt: Zunächst erfolgt die Erteilung der erforderlichen Bergbauberechtigung (auch Aufsuchungserlaubnis oder „Claim“ genannt). Diese beinhaltet ein Exklusivrecht, für einen bestimmten Zeitraum in einem bestimmten Gebiet („Aufsuchungsfeld“) nach Erdwärme zu suchen. Für jede Tätigkeit, die über die Analyse vorhandener Daten hinausgeht, wie beispielsweise seismische Untersuchungen oder Bohrungen, sind weitere Genehmigungen erforderlich.

Die Umweltverträglichkeits-Vorprüfung (UVP-V)
Bevor auch nur ein einziger Bagger anrücken kann, ist eine Umweltverträglichkeitsvorprüfung (UVP-V) zu erstellen, die sämtliche möglichen Auswirkungen auf Mensch, Boden, Wasser, Flora, Fauna sowie das Landschaftsbild einbezieht. In Schutzgebieten nach dem Bundesnaturschutzgesetz sind Geothermiebohrungen grundsätzlich ausgeschlossen.
Überprüft werden in der UVP-V die zu erwartenden Lärm-, Gas- und Lichtemissionen und die geplanten Maßnahmen, um diese auf ein Mindestmaß zu begrenzen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf möglichen Schadstoffeinträgen in oberflächennahe Bodenschichten sowie die Grundwasserleiter.
Und auch der Rückbau ist bereits bedacht: Falls wider Erwarten nicht ausreichend Tiefenwasser für eine ökonomische Energienutzung gefunden wird (sog. Nicht-Fündigkeit), wird das Bohrloch fachgerecht zurückgebaut , verschlossen und der Bohrplatz rekultiviert. Die Kosten für alle Maßnahmen trägt ausschließlich der Inhaber der Aufsuchungsgenehmigung, meist eine Projektgesellschaft, das heißt, weder der Steuerzahler noch die Gemeinden werden finanziell belastet.

Der Hauptbetriebsplan
Ein weiterer Meilenstein im Genehmigungsverfahren ist die Zulassung des Hauptbetriebsplanes für sämtliche Arbeiten auf dem Bohrplatz und dem späteren Energiegewinnungsgelände. Diese Zulassung erfolgt erst, wenn sämtliche Belange des Naturschutzes und der Landschaftspflege gemäß Bergrecht beachtet sind. Zudem enthält die Zulassung umfangreiche Auflagen, die den Schutz von Mensch und Umwelt sicherstellen.

Das Baurecht
Neben dem Bergrecht tangieren Geothermieanlagen auch das Baurecht. Das zuständige Landratsamt muss nach Prüfung sämtlicher Unterlagen eine Baugenehmigung für die obertägigen Anlagenteile ausstellen. Dies ist beispielsweise die Energiezentrale mit Wärmetauschern und Spitzenlastkesseln oder im Falle eines Geothermiekraftwerks die Stromerzeugungsanlage. Erst wenn ein positiver Baubescheid für sämtliche Gebäude und sonstigen Installationen vorliegt, können die Arbeiten zur Errichtung des Bohrplatzes beginnen.

Masterplan Geothermie Bayern

Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger hat im Herbst 2020 einen Masterplan Geothermie auf den Weg gebracht. Das Herzstück ist der Ausbau von Fernwärme-Verbundleitungen für den Transport der erschlossenen Geothermie in die Verbrauchszentren. „Bayern ist reich an heißen Thermalquellen, die uns helfen von fossilen Energieträger unabhängig zu werden“, so Aiwanger.

Im Dezember 2022 haben Forschende der Technischen Universität München (TUM) ein Gutachten zum Masterplan Geothermie erstellt. Demnach wären rechnerisch 40 Prozent des bayerischen Wärmebedarfs durch Tiefen-Geothermie abdeckbar.

Forschende der TUM sehen großes Potenzial für den Ausbau der tiefen Geothermie in Bayern. In einer Analyse zum Masterplan Geothermie zeigt der Forschungsverbund Geothermie-Allianz Bayern Möglichkeiten auf, dass mithilfe von Wärmeverbundleitungen auch geologisch benachteiligte Regionen im Freistaat mit nachhaltiger Fernwärme versorgt werden können. Dabei wird erstmals das technische Potenzial der hydrothermalen Geothermie in Südbayern betrachtet. Auftraggeber der Studie ist das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.