Geothermie in Nordrhein-Westfalen

Im März 2019 hat der nordrhein-westfälische Landtag in Düsseldorf fraktionsübergreifend einen Beschluss zur Förderung der tiefen und mitteltiefen Geothermie gefasst. In der Folge wurde der GD NRW mit der geothermalen Charakterisierung beauftragt und ein Wettbewerb um drei kommunale Machbarkeitsstudien ausgeschrieben, die 2021 vergeben wurden.

Fraktionsübergreifender Landtagsbeschluss zur Förderung der Geothermie

Bislang ist Nordrhein-Westfalen von der Kohleförderung geprägt. Die Rhein-Ruhr-Region mit ihren rund zehn Millionen Einwohner:innen bezieht ihre Energie größtenteils aus Kohlekraftwerken, zum Beispiel in Form von Abwärme. Um die Energiewende im Wärmesektor voranzutreiben, möchte das Land Nordrhein-Westfalen auch auf die Potenziale der Tiefengeothermie setzen. Der Landtagsbeschluss „Wärmepotenziale nutzen – Einsatz der Geothermie erleichtern“ wurde am 20.03.2019 übergreifend von den Fraktionen aus CDU, FDP, SPD und Grünen beschlossen.

Der Geologische Dienst NRW

Auf Basis des Landtagsbeschlusses wurde der GD NRW im Rahmen seiner Kernaufgabe der geologischen Landesaufnahme mit der geothermalen Charakterisierung in NRW beauftragt. Dazu zählen auch die seismische Erkundung des zentralen Münsterlandes, des Rheinlandes, der Region am Niederrhein sowie die 2D-Pilotseismiken im September und Oktober 2023.

Unter der Federführung des GD NRW wurde 2018 das EU-Interreg-Projekt „DGE-ROLLOUT - Roll-out of Deep Geothermal Energy in North-West Europe“ initiiert, in dem 20 Partner aus sechs Ländern ihre Kompetenzen bündeln. Bis Ende 2023 soll das Forschungsprojekt ausgewählte tiefengeothermische Potenziale in England, den Niederlanden, Belgien, Frankreich, Luxemburg und dem Nordwesten Deutschlands erkunden. Ziel ist es, die Leistungskraft bereits bestehender Geothermieanlagen in Frankreich, Belgien und den Niederlanden zu verbessern und dabei Erfahrungen für den Bau und Betrieb neuer Geothermieanlagen zu sammeln. Darüber hinaus soll auch das Wissen über die tiefe Geothermie und das gesellschaftliche Bewusstsein gestärkt werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden auch tiefengeothermische Potenziale in Nordrhein-Westfalen untersucht, insbesondere die unterkarbonische Kohlenkalk-Gruppe des Rheinischen Schiefergebirges.

In der Potenzialstudie „Geothermie in Nordrhein-Westfalen“ hat der GD NRW das oberflächennahe geothermische Potenzial des Untergrundes von NRW (bis 100 Meter Tiefe) in Form von Karten dargestellt. Darauf können Grundstückseigentümer:innen unmittelbar erkennen, ob ihr Grundstück für eine geothermische Nutzung geeignet ist und wo und in welcher Tiefe der Untergrund die höchste Ergiebigkeit aufweist. Darüber hinaus beinhalten die Karten ein Schichtenverzeichnis mit allen geologischen und hydrogeologischen Informationen des Untergrundes. Diese Daten bieten Architekt:innen, Anlagenplaner:innen, Planungs- und Genehmigungsbehörden die Grundlage für die Anlagenplanung und erhöhen die Sicherheit für die Installation und Nutzung oberflächennaher Geothermieanlagen.

Im Frühjahr 2022 hat der GD NRW mit der Novellierung der Richtlinie zur Thermischen Nutzung des Untergrundes (VDI 4640, Blatt 2) die bereitgestellten Informationen zu Erdwärmesonden von der Entzugslast hin zur Wärmeleitfähigkeit umgestellt. Mit der Angabe der Wärmeleitfähigkeit können Planer:innen eine unbegrenzte Anzahl von Anlagen konfigurieren. Mit der Angabe der Entzugslast war nur eine einzige Anlagenkonfiguration möglich. Außerdem wurde mit der Umstellung die vollumfängliche Profiversion des Portals für alle Interessierten kostenfrei zugänglich gemacht. Das bedeutet, dass neben mehr als 10 000 geologischen Schichtverzeichnissen für jeden Standort ein Eignungsbericht abrufbar ist. Basierend darauf können Heizungsfirmen eine Anlage dimensionieren und Bohrunternehmen ihr Bohrkonzept entwickeln. Dies beschleunigt den Planungsprozess, minimiert das Projektrisiko und vereinfacht allen den Umstieg auf ein lokales Wärmesystem.

Diese Daten und auch Daten zur mitteltiefen und tiefen Geothermie stehen im Geothermie Portal kostenlos zur Verfügung.

Tiefe Geothermie in NRW

Die erste erfolgreiche tiefengeothermische Nutzung in NRW erfolgt in Arnsberg. Das Freizeitbad NASS bezieht seine Wärme mittels einer tiefen Erdwärmesonde aus einer Tiefe von 2.835 Metern. Dort herrschen Temperaturen von 90 °C vor. An der Oberfläche steht das Wasser mit einer Temperatur von 55 °C zur Verfügung. Mit einer Leistung von 350 Kilowatt stellt die Erdwärmesonde im Freizeitbad jährlich rund 2,1 Milliarden Kilowattstunden für die Erwärmung der Raumluft und Beheizung des Beckenwassers bereit. Darüber hinaus deckt sie den Wärmebedarf einer Realschule und umliegender Sportstätten.

Die geplante geothermische Nutzung einer tiefen Erdwärmesonde an der Universität in Aachen – das SuperC – konnte trotz einer erfolgreichen Bohrung nicht realisiert werden.

Fraunhofer IEG

Anfang 2020 wurde die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie (Fraunhofer IEG) gegründet. Vier der sieben Standorte Aachen, Bochum, Jülich, Weisweiler, Cottbus, Karlsruhe und Zittau befinden sich in Nordrhein-Westfalen. Das Fraunhofer IEG beschäftigt sich mit den Themen Projektentwicklung, Erkundung, Erschließung, Anlagenbetrieb, Wärmenetze und Grubenwassernutzung.

In Hagen hat das Fraunhofer IEG im Frühjahr 2021 zusammen mit dem Papierhersteller Kabel Premium Pulp & Paper GmbH eine 2D-Seismik durchgeführt, um ein detailliertes Untergrundbild in bis zu 4 Kilometer Tiefe zu erhalten. Dort werden Temperaturen von 130 °C vermutet. Damit soll das tiefengeothermische Potenzial des Untergrunds im östlichen Ruhrgebiet auf seine Eignung als Wärmequelle für eine Papiertrocknungsanlage geprüft werden. Im März 2022 wurde zur detaillierteren Erkundung des sogenannten Massenkalks eine Bohrung im Steinbruch Steltenberg der Hohenlimburger Kalkwerke bis in 350 Meter Tiefe niedergebracht.

Machbarkeitsstudien

Im Wettbewerb „Wärme aus Tiefengeothermie für NRW“ konnten sich Kommunen für die Förderung einer Machbarkeitsstudie zur Nutzung der Geothermie bewerben. Insgesamt 1,5 Millionen Euro erhalten das kommunale Cluster Düren-Kreuzau, das kommunale Cluster Düsseldorf-Duisburg sowie die Stadt Straelen.

Das kommunale Cluster Düren-Kreuzau betrachtet in seiner Machbarkeitsstudie industrielle und private Endverbraucher:innen. In drei verschiedenen Anwendungsfällen untersucht das Cluster, welche Anforderungen an das Temperaturniveau für die Papier- und Textilindustrie sowie die Metallverarbeitung bestehen.
Das kommunale Cluster Düsseldorf-Duisburg untersucht auf Düsseldorfer Seite die Versorgung von dezentralen Nahwärmenetzen, sogenannten Inselnetzen. Außerdem betrachtet die Studie die Versorgung des Flughafens näher. In Duisburg untersucht das Cluster die zentrale Einspeisung von Wärme aus Tiefengeothermie in das vorhandene Fernwärmenetz. Als Ergebnis soll eine Roadmap Tiefengeothermie entstehen.
Die Stadt Straelen setzt ihren Schwerpunkt auf den lokalen Gartenbau. Der zielgruppenorientierte Ansatz, viele Branchenunternehmen in die Studie einzubeziehen, war für die Jury ausschlaggebend. Das Konsortium möchte untersuchen, wie Rosen oder Tomaten emissionsfrei mit erneuerbarer Wärme in den Gewächshäusern produziert werden können.