Oberflächennahe Geothermie

Symbolbild Bohrgerät

Oberflächennahe Geothermie

Geothermie ist der Fachbegriff für die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Erdwärme. Diese kann als Energiequelle zu Heiz- und Kühlzwecken bei Gebäuden genutzt werden und zählt zu den regenerativen Energien.

Die im Boden gespeicherte Wärme kann über Erdsonden zum Heizen bzw. Kühlen eines Gebäudes entnommen werden. Auch das Grundwasser ist zur direkten Nutzung zur Klimatisierung von Gebäuden sehr gut geeignet.

Über das Thema Tiefengeothermie, die eher der stadtweiten Wärmeversorgung (Fernwärmenetze) oder der Stromerzeugung dient, informiert das Amt für Umwelt- und Verbraucherschutz auf der folgenden Seite: Tiefengeothermie für Düsseldorf

Planung einer Erdsondenanlage

Planung einer Erdsondenanlage

Vor Errichtung einer Erdsondenanlage ist der Wärmebedarf des Gebäudes und die benötigte Heizleistung (inklusive Warmwasserbereitung) zu planen. Die Berechnungen der Anzahl und der Länge der Erdsonden für den entsprechenden Heizbedarf sind unter Berücksichtigung der geothermischen Ergiebigkeit zu erstellen. Dies ist für eine korrekte Auslegung und entsprechenden Betrieb einer Erdsondenanlage unabdingbar.

Planungsanforderungen Erdsondenanlage

Wasserschutzzonen

Aus wasserwirtschaftlichen Gründen sind Erdwärmesonden in den Wasserschutzzonen III und IIIA grundsätzlich nicht erlaubnisfähig.

In der Wasserschutzzone III B sind als Wärmeträger in den Erdsonden ausschließlich die auf Seite 1 der Liste der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) genannten Wärmeträger erlaubnisfähig (Bitte wählen Sie die Liste "sortiert nach Produktname"):

zugelassene Wärmeträger

Ob Ihr Grundstück im Bereich einer Wasserschutzzone III, III A oder III B liegt, können Sie über die folgende Adressliste überprüfen:

Liste mit Düsseldorfer Straßen innerhalb von Wasserschutzzonen (PDF-Datei 1,7 MB)

Folgende unabhängige Stellen bzw. Institutionen beraten Sie gerne bei der Entscheidung bzgl. einer Wärmepumpenheizung:

Serviceagentur Altbausanierung (SAGA):

Die Serviceagentur Altbausanierung unterstützt und berät kostenlos private Hauseigentümer rund um das Thema der energetischen Altbausanierung. Zu der auch die Nachrüstung einer Heizungsanlage mit Erdsonden zählt. Weitere Informationen/ Empfehlungen können Sie unter der Rufnummer 0211-89-21015 erhalten.

Serviceagentur Altbausanierung (SAGA)

Unter folgendem Link finden Sie weiterführende Informationen :

Landesgesellschaft NRW Engergy4Climate GmbH

 

 

 

 

Grundwasserverunreinigungen

Bei der Lage Ihres Grundstücks innerhalb einer Grundwasserverunreinigung ist ggfs. mit einem Mehraufwand bei den Bohrungen zu rechnen, um Schadstoffverschleppungen während der Bohrung in den tieferen Untergrund zu vermeiden.

Ein Mehraufwand kann entstehen durch

  • Begleitung durch einen Fachgutachter
  • Einbau und Verpressung eines verbleibenden Sperrrohres über die gesamte Mächtigkeit des Quartärs
  • Trockenbohrverfahren im Quartär

Salinare Tiefenwässer

Im linksrheinischen Stadtgebiet wurden salinare Tiefenwässer nachgewiesen. Daher werden Bohrungen hier nur unter folgenden Voraussetzungen erlaubt:

  • Verwendung von "PE-RC"-Sonden (Rohre aus Polyethylen), die eine hohe Spannungsrissbeständigkeit und eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber anorganischen Säuren, Salzlösungen und Laugen haben.
  • Leitfähigkeits- und Chloriduntersuchungen bei der ersten Bohrung. Bei Anlagen > 30 kW bei der Probebohrung für den Thermal Response Test (TRT).
  • Mitführen einer Schutzverrohung bis in das Tertiär, wodurch eine Aufsalzung des Quartärs während des Bohrvorgangs vermieden werden kann.
  • Ziehen der Schutzverrohrung erst während der Verpressung, bei langen Schutzrohrstrecken auch in Etappen.
  • Verwendung eines korrosions- und säureresistenten Verpressmaterials.

Tiefenbeschränkungen

Mit einer Tiefenbeschränkung einer Erdsondenbohrung ist insbesondere dann zu rechnen, wenn die Erdsondenbohrung in das devonische Festgestein eindringt.

Bohrungen in das devonische Festgestein werden nicht erlaubt.

Daher wird die Bohrtiefe insbesondere in den östlich gelegenen Stadtteilen ggfs. beschränkt, da dort das devonische Festgestein schon relativ oberflächennah angetroffen wird.

 

Abstände und Lage

Um eine thermische Beeinflus­sung zwischen den einzelnen Erdsonden und Erdsondenanlagen zu vermeiden, sind bei der Planung folgende Abstände zwingend zu berücksichtigen:

  • 3 m zum Nachbargrundstück
  • 2 m zu Gebäuden
  • Zwischen den Sonden: mind. 5 m bei Sondenlängen von 40 - 50 m  und mind. 6 m bei Sondenlängen von > 50 - 100 m

Nähere Informationen hierzu finden Sie in der Richtlinienreihe VDI 4640 "Thermische Nutzung des Untergrunds"

Erdwärmesonden sollten zur Gewährleistung der Zugänglichkeit nicht unterhalb von Gebäuden errichtet werden.

Bohrfirmen

Die Bohrarbeiten für Erdsondenanlage dürfen ausschließlich Fachunternehmen ausführen, welche nach DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.) zertifiziert sind.

Betriebssicherheit

Um Leckagen frühzeitig erkennen zu können und einen Austrag von Wärmeträgerflüssigkeit zu verringern, sind die Sondenanlagen mit entsprechenden Sicherheitseinrichtungen auszurüsten (z. B. Druckwächter).

Größere Anlagen

Für Anlagen mit einer Heizleistung größer 30 kW ist die Anlagendimensionierung durch Berechnungen (z. B. mittels einer Software) nachzuweisen und die thermodynamische Entwicklung im Untergrund für den gesamten Betriebszeitraum von mindestens 25 Jahren zu berücksichtigen. Zur Bestimmung der tatsächlichen Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes ist in diesen Fällen die Durchführung eines Thermal Response Testes (TRT) erforderlich. Je nach Ergebnis der Anlagendimensionierung kann es erforderlich sein, im Umfeld der Erdsondenanlage langfristig betriebene Grundwassermessstellen zur Überwachung der Grundwassertemperatur zu errichten.

Erforderliche Genehmigungen

Erforderliche Genehmigungen

Für die Errichtung und den Betrieb einer Erdsondenanlage ist eine wasserrechtliche Erlaubnis erforderlich. Diese ist mit entsprechendem Antragsformular bei der Unteren Umweltschutzbehörde zu beantragen.

Die wasserrechtliche Genehmigungsfähigkeit kann vorab im Rahmen einer Voranfrage geprüft werden. Die Anfrage kann schriftlich oder per E-Mail (geothermie@duesseldorf.de) an die Untere Umweltschutzbehörde gestellt werden. Nach der Prüfung erhalten Sie eine schriftliche Antwort mit Informationen, ob die geplante Anlage genehmigungsfähig ist und welche Anforderungen zu beachten sind.

Jeder Antrag oder die entsprechende Anfrage wird einzelfall- und grundstücksbezogen geprüft und eine Beteiligung weiterer Stellen, z.B. des Geologischen Dienstes des Landes Nordrhein-Westfalen durchgeführt.

Die Wasserrechtliche Erlaubnis wird befristet und mit Auflagen erteilt. Sie ist widerruflich und erlischt, wenn die Anlage nicht innerhalb eines Jahres errichtet wird.

Die Erteilung einer Wasserrechtlichen Erlaubnis ist gebührenpflichtig gemäß Gebührenordnung Nordrhein-Westfalen.

Direkte Grundwassernutzung - "Wasser-Wasser-Anlagen"

Direkte Grundwassernutzung - "Wasser-Wasser-Anlagen"

Weil das Grundwasser im Jahresverlauf keinen großen Temperaturschwankungen (~ + 12 °C) unterliegt, ist seine Nutzung besonders wirtschaftlich. Düsseldorf zeichnet sich durch ergiebige Grundwasservorkommen aus, die in geringer Tiefe anstehen.

Das Grundwasser wird aus einem Förderbrunnen entnommen und zu einer Wärmepumpe geleitet. Diese entzieht dem Wasser Wärme. Über einen "Schluckbrunnen" fließt das Wasser anschließend wieder in den Untergrund zurück.

Aufgrund des direkten Eingriffs in den Grundwasserkörper bestehen hohe Anforderungen an eine Wasser-Wasser-Anlage. Aus diesem Grund sollte bei der Planung einer Wasser-Wasser-Anlage im Vorfeld Kontakt mit der Unteren Umweltschutzbehörde aufgenommen werden. Die Anfrage kann schriftlich oder per E-Mail (geothermie@duesseldorf.de) gestellt werden. Nach der Prüfung erhalten Sie eine schriftliche Antwort mit Informationen, ob die geplante Anlage genehmigungsfähig ist und welche Anforderungen zu beachten sind.

Planungsanforderungen "Wasser-Wasser-Anlagen"

Wasserschutzzonen

Aus wasserwirtschaftlichen Gründen sind Wasser-Wasser-Anlagen in Trinkwasserschutzgebieten nicht erlaubnisfähig.

Ob Ihr Grundstück im Bereich einer Wasserschutzzone liegt, können Sie über die folgende Adressliste überprüfen:

Liste mit Düsseldorfer Straßen innerhalb von Wasserschutzzonen (PDF-Datei 1,7 MB)

Grundwasserverunreinigungen

Im Bereich von großflächigen Grundwasserverunreinigungen kann im Einzelfall vor Einleitung des geförderten Grundwassers eine Aufbereitung erforderlich werden.

Lage

Förder- und Schluckbrunnen sollten zur Gewährleistung der Zugänglichkeit nicht unterhalb von Gebäuden errichtet werden.

Überwachung

Während des Betriebs der Anlage ist eine regelmäßige Kontrolle der Grundwasserbeschaffenheit erforderlich. Für Probenahmen und die Messung der Grundwasserstände sind Peilöffnungen an jedem Brunnen erforderlich. Zur Feststellung der entnommenen Wassermenge bzw. der Betriebsdauer der Entnahmepumpe, sowie der Entnahme- und Wiedereinleitungstemperaturen sind geeignete Messgeräte zu installieren.

Einleittemperatur

Eine Einleittemperatur des Wassers von ≤ 15°C ist einzuhalten.

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