Geothermie
Der Schatz im Untergrund
Wussten Sie, dass wir alle auf einem unermesslich großen und nach allem, was wir wissen, auch unerschöpflichen Schatz sitzen? Quasi als Nebenprodukt liefern die radioaktiven Zerfallsprozesse im Inneren unseres Planeten selbst im oberflächennahen Teil der Erdkruste immense Mengen an Wärmeenergie. Wie wir diese künftig für Sie und ganz Norderstedt nutzen, lesen Sie hier.
Geothermie: ein Begriff, zwei Bedeutungen
Geothermie meint zunächst diese Erdwärme, die in den oberen Schichten der Erdkruste gespeichert ist. Aufgrund vieler technischer Innovationen ist es heute möglich, diese permanent entstehende Energie für uns nutzbar zu machen. So wird der Begriff inzwischen auch auf die ingenieurtechnische Nutzung im Zusammenspiel mit Wärmepumpen angewandt. Dabei wird Erdwärme genutzt, die mitunter Kilometer tief unter der Erde liegt.
Eines vorweg: Bedenken, diese Nutzung könne sich auf unseren Erdkern auswirken, sind so begründet wie die Annahme, die Entnahme eines Löffels Meerwasser könne sämtliche Ozeane austrocknen. Nach allem menschlichen Ermessen ist Erdwärme unerschöpflich.
Deutschlands geothermisches Potenzial
Kaum verwunderlich, wer der weltweite Vorreiter in der Erdwärmenutzung ist: Island. Um hier mithalten zu können, mangelt es Deutschland glücklicherweise an einer konkurrenzfähigen Zahl aktiver Vulkane und Geysire. Dennoch: Das Potenzial der Geothermie ist auch hierzulande enorm, obwohl ihre Nutzung noch am Anfang steht. 2022 gab es gerade einmal 42 Geothermie-Anlagen in Deutschland. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gibt das konkrete Ziel aus, bis zum Jahr 2030 ein geothermisches Potenzial von 10 Terawattstunden pro Jahr zu erschließen und die derzeitige Einspeisung in Wärmenetze damit zu verzehnfachen. Das Fraunhofer-Institut geht davon aus, das zukünftig sogar über 300 Terawattstunden, also ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs, über Geothermie abgedeckt werden können.
Wie funktioniert das?
Die von uns genutzte Technik der Tiefengeothermie beginnt ab etwa 400 Meter Tiefe: Über eine Bohrung wird heißes Thermalwasser an die Oberfläche gepumpt und über Wärmetauscher geleitet. Die dort entzogene Energie wird in unser Fernwärmenetz übertragen. Um den Grundwasserhaushalt nicht zu beeinflussen, wird das nun abgekühlte Wasser durch einen zweiten sogenannte Schluckbrunnen in die Gesteinsschicht zurückgeführt. Das genutzte Wasser verlässt dabei nie die hermetisch dichten Leitungen und bleibt so vor Kontaminationen geschützt. Dieses Prinzip nennt man Dublette.
Geothermie in Norderstedt
Wieder leisten die Stadtwerke Norderstedt Pionierarbeit im Norden: Wir haben 2023 als Erste in Schleswig-Holstein die Genehmigung des Landesamts für Bergbau, Energie und Geologie für die Suche nach Erdwärme erhalten. Das sogenannte Erlaubnisfeld ist rund 50 Quadratkilometer groß und umfasst im Prinzip das Norderstedter Stadtgebiet. Hier dürfen wir zunächst bis Mitte 2025 nach ausreichend warmem Grundwasser suchen. Im Rahmen eine Potenzialanalyse und einer laufenden Machbarkeitsstudie haben wir bereits Standorte identifiziert, an denen wir in rund 700 bis 800 Meter Tiefe ein großes Vorkommen von knapp 25 Grad Celsius warmem Grundwasser vermuten. Wenn die Erfolgsaussichten stimmen, werden wir bis zu zehn 700 bis 800 Meter tiefe Brunnen bohren.
Erster Standort für Probebohrung gefunden
Eine erste Probebohrung ist in der direkten Nähe unseres Arriba-Bads geplant – optimal wegen dessen naturgemäß hohen Wärmebedarfs. Dies würde unser erster Förderbrunnen, wo wir nach dem gleichen Prinzip hochfördern wie Trinkwasser, allerdings aus einer Tiefe von bis zu 800 Metern. Für das Dubletten-Verfahren läuft nun die Suche nach dem passenden Ort des sogenannten Schluckbrunnens zur Rückführung des Wassers. Dieser muss einen vorgeschriebenen Mindestabstand vom Förderbrunnen einhalten, darf aber auch nicht zu weit entfernt sein. Wichtig ist zu prüfen, wo wir Synergien schaffen können, weil wir schon Anlagentechnik wie unser Blockheizkraftwerk beim Arriba betreiben.
Wagemut und Wirtschaftlichkeit
Wie bei unserem preisgekrönten Engagement in der innovativen Abwärmenutzung geht auch in der Geothermie unsere Vorreiterrolle im Norden mit wohlkalkulierten eigenfinanzierten Investitionen von bis zu 40 Millionen Euro einher: Viele Kommunen in Schleswig-Holstein warten hingegen erst auf staatlich garantierte Ausfallfonds, die das Risiko von Fehlbohrungen wirtschaftlich absichern, bevor sie auch nur einen Suchantrag stellen. Denn die Erschließung von Tiefenwärme ist mitunter riskant, weil das wirkliche Potenzial unter Tage trotz seismischer Erkundung nur schwer abgeschätzt werden kann.
Wir gehen auch hier unseren eigenen Norderstedter Weg und investieren jetzt schon in eine moderate, aber sichere Variante. Denn aus unserer Sicht duldet die Wärmewende unserer Stadt keinen Aufschub. Bei der Aufsuchung von Geothermie gilt es, zwei Dinge zu finden: eine ausreichende Temperatur und förderbare Wassermenge. Bei tieferen Bohrungen steigt mit der Chance auf höhere Wassertemperaturen aber auch das Risiko einer hohe Kosten verursachenden Fehlbohrung. Bei Tiefen bis zu 800 Metern mit Wassertemperaturen bis etwa von 25 Grad Celsius ist dieses Risiko minimiert. Das verstehen wir unter kluger und verantwortlicher Investition zum Wohle Norderstedts.
Unverzichtbar zur Erreichung der Klimaziele
Geothermie wird eine wichtige Rolle zur Erreichung der Klimaziele in der Versorgung mit Fernwärme spielen und ist damit auch essenzieller Bestandteil unserer Kommunalen Wärmeplanung. Wir gehen davon aus, dass wir 30 Prozent der CO2-Reduzierung über die bereits genutzten alternativen Quellen wie Solarenergie, Abwärmenutzung und Großwärmepumpen schaffen können. Diese allein werden also nicht reichen – darüber hinaus brauchen wir in Norderstedt die Geothermie.
Unter dem Einsatz von Wärmepumpen soll ihre Nutzung bis 2030 so stark ausgebaut werden, dass eine Erzeugung von 50 Gigawattstunden pro Jahr möglich ist. Dies entspricht gut 30 Prozent des durch uns abgedeckten Wärmebedarfs. Und dieser Schatz aus der Tiefe hat unschlagbare Vorteile: Geothermie ist eine unerschöpfliche Energiequelle und schon ab einer Tiefe von 50 Metern ist ihre Temperatur das ganze Jahr über bei jedem Wetter konstant. Dies macht sie zur idealen und unverzichtbaren Ergänzung weiterer wichtiger Quellen wie Wind- oder Solarkraft.
Wärmeversorgung 2024
Am 19. November beschloss die Stadtvertretung die kommunale Wärmeplanung für die Stadt Norderstedt. Der verabschiedete Kälte- und Wärmeplan sieht vor, bis spätestens 2045 den Heizwärmebedarf vollends über erneuerbare Energien abzudecken. Wir werden ab Anfang des kommenden Jahres detailliert über die weiteren Schritte berichten und halten Sie auf dem Laufenden.
Grundlage dieser Planung ist eine umfassende Bestandsanalyse jener Gebiete der Stadt, in denen jetzt oder künftig eine Fernwärmeversorgung wirtschaftlich sinnvoll und technisch auch umsetzbar ist. Für alle anderen Orte in Norderstedt wird dargelegt, welche dezentralen Technologien für die erneuerbare Wärmeerzeugung voraussichtlich besonders geeignet sind.
Norderstedt steht hier jedoch längst nicht am Beginn: Dank einem frühzeitigen Invest, mit dem wir bereits in den 1980er Jahren begonnen haben, verfügt Norderstedt schon heute über 82 Kilometer Fernwärmenetz und setzt sich damit merklich von anderen Kommunen ab. Außerdem wurden schon erste Maßnahmen umgesetzt, die dieses bereits bestehende Netz bereit für eine CO2-freie Zukunft machen. Ein Projekt der Deutschen Energie-Agentur (dena) haben die Stadtwerke Norderstedt in diesem Zusammenhang kürzlich erfolgreich pilotiert.
Ein großer Schritt in eine nachhaltige Zukunft
Doch eins nach dem anderen: Was läge in einer modernen, digitalen Welt näher, als die Energie- und Wärmeplanung durch den Einsatz künstlicher Intelligenz effizienter und nachhaltiger zu gestalten? KI taucht schließlich schon seit geraumer Zeit immer öfter in unserem Alltag auf. So haben auch wir uns bereits 2022 gefragt: Wie kann KI in Fernwärmenetze integriert werden? Unsere Spezialisten haben sich gemeinsam mit dem Technologieunternehmen RAUSCH Technology GmbH im Rahmen einer engen Zusammenarbeit mit diesem Thema auseinandergesetzt.
Resultat des Ganzen ist der neue Leitfaden „KI in Fernwärme – Ein Leitfaden zur erfolgreichen Umsetzung von KI-Projekten“ der Deutschen Energie-Agentur (dena). Dieser zeigt nun Schritt für Schritt, wie eine klimafreundlichere Zukunft der Wärmeversorgung in der Praxis aussieht und ihnen hilft, Kosten zu sparen.
„KI in der Fernwärme“: Stadtwerke Norderstedt mit Pilotprojekt
Das dena-Projekt „KI in Fernwärme“ wurde im Future Energy Lab durchgeführt und umfasst zehn spezifische KI-Anwendungsfälle für Fernwärme. Einen dieser Fälle, die Wärmelastprognose, haben wir bei den Stadtwerken Norderstedt erfolgreich pilotiert: Hier kommt ein KI-Modell zum Einsatz, das den Wärmebedarf für die nächsten 24 Stunden mit 25 Prozent weniger Abweichung als herkömmliche Prognoseverfahren vorhersagen kann. Dies führt dazu, dass Wärme bedarfsgerechter erzeugt und kurzzeitig auftretende, hohe Leistungsnachfragen effizienter abgefedert werden können. Das Resultat: Wir schützen damit unsere Netze vor Ausfällen. Die KI leistet beim Bezug der Fernwärme aber noch einen weiteren, für Sie besonders relevanten Beitrag: Sie sorgt dafür, dass ihr Haushalt zu jedem Zeitpunkt den kostengünstigsten Erzeugermix ermittelt und bezieht. Das bedeutet wiederrum, dass Sie, ohne selbst aktiv werden zu müssen, Ihre Kosten durch den Einsatz von KI optimieren können. Weitere Details zu den konkreten Anwendungsfällen finden Sie im Leitfaden „Künstliche Intelligenz in der Fernwärme“, den Sie auf der Webseite der dena hier kostenfrei herunterladen können.