Geothermie im Bestand: Wärme-Regeneration des Untergrundes / Vortrag auf der HEATEXPO
Die Vorteile der oberflächennahen Geothermie liegen auf der Hand: Sie ist nahezu flächendeckend einsetzbar, kann heizen sowie kühlen und besitzt eine hohe Effizienz. Die Nachteile, hohe Investitionskosten und geringen Spitzenlastfähigkeit, gilt es hingegen auszugleichen. Die Regeneration des unterirdischen Wärmereservoirs bietet dafür den richtigen Ansatz. Auf der HEATEXPO in Dortmund erläutert Timm Eicker vom Fraunhofer IEG am 27.11.24 um 11 Uhr im Programm »Kommunaler Campus« die verschiedenen schon verfügbaren Systeme. Auf dem Stand 4.B10 stellt das Fraunhofer IEG diese und weitere Technologien für die Wärmewende vor.
Der Vortrag gibt einen Überblick über die unterschiedlichen Regenerationsquellen, ihre spezifischen Potenziale, das Vermögen die Leistungsfähigkeit der oberflächennahen Geothermie zu vergrößern und die Vor- und Nachteile der Systemkombinationen. Aufgrund der saisonalen Speicherfähigkeit der oberflächennahen Geothermie können auch volatile und saisonal stark schwankende regenerative Wärmequellen genutzt werden. Dies können Oberflächengewässer, Außenluft, Abwasser oder Solarthermie sein. Die jeweiligen Wärmequellen weisen sehr unterschiedliche Lastprofile sowie Temperaturen und damit auch sehr unterschiedliche Potenziale auf. Ebenso haben die genehmigungsrechtlichen Temperaturgrenzen einen deutlichen Einfluss auf die jeweilige Leistungsfähigkeit der Wärmequelle.
Timm Eicker leitet am Fraunhofer IEG seit 2020 das Competence Center Oberflächennahe Geothermie. Er forscht an der geothermischen Wärmeversorgung von urbanen Bestandsgebieten, der Kopplung von Erdspeichersystemen mit weiteren regenerativen Quellen, der Sektorkopplung und innovativen Erschließungsmethoden wie dem »GeoStar«, der Geothermie unter Bestandsgebäuden möglich macht. »Unsere Stärke und damit der Nutzen für unsere Entwicklungspartner liegt in der anwendungsnahen Forschung und der ganzheitlichen Betreuung gemeinsamer Entwicklungsprojekte von der ersten Idee bis zur Inbetriebnahme und dem Monitoring von innovativen Anlagen.«
Ein Stand voller Innovation
Weitere nachhaltige Wärmetechnologien stellt Fraunhofer IEG am Stand vor. Kommunen und Industrie sollten alle Technologien in Betracht ziehen, um ihre Wärmebedarfe nachhaltig zu decken: Quartiersentwicklung, Wärmenetze, Wärmepumpen, Verfahrenstechnik sowie tiefe und oberflächennahe Geothermie in Neubau und Bestand können Teil eines Wärmeplanes sein. Wie diese Bausteine zu maßgeschneiderten Lösungen werden, erklären Expertinnen und Experten des Fraunhofer IEG an ihrem Stand (4.B10) auf der HEATEXPO vom 26.- 28. November 2024.
»Die klimaneutralen Energietechniken der Zukunft werden diverser sein als die bisherige Wahl zwischen Öl- und Gas-Heizung«, stellt Timm Eicker fest, der am Fraunhofer IEG das Competence Center Oberflächennahe Geothermie leitet. »Aus den vorhandenen Optionen kann sich jeder Anwender die maßgeschneiderte Lösung zusammenstellen. Natürlich braucht es zunächst etwas Einarbeitung, um die Übersicht über die Möglichkeiten zu erlangen und die Passung auf die eigenen Herausforderungen herzustellen.« Fraunhofer IEG steht für anwendungsnahe Forschung, Entwicklung und Beratung zu allen Wärmewendetechnologie von der integrierten Bewirtschaftung des Untergrundes über die Großwärmepumpe bis zur Sektorkopplung von Netzen und Speichern. Oberflächennahe und Tiefe Geothermie, Grubenwasser und Wärmespeicher können Wärmesysteme ergänzen und den Bedarf an Primärenergieträgern senken. Fraunhofer IEG entwickelt innovative Lösungen für unter- und obertägige Gewinnungs- und Speichersysteme sowie deren Kopplung an lokale und kommunale Versorgungsinfrastrukturen. »Wir freuen uns, auf der HEATEXPO als Ansprechpartner zu innovativen Lösungen mit vielen Besuchenden ins Gespräch zu kommen und gemeinsam Ideen für eine maßgeschneiderte, nachhaltige Wärmeversorgung zu entwickeln. Das Fraunhofer IEG unterstützt Bauherren, Architekten und Ingenieure bei der Machbarkeitsprüfung, Planung und Umsetzung innovativer geothermischer Nutzungssysteme.«
Seine Dienstleistungen, Technologien und Kompetenzen stellt Fraunhofer IEG auf der seiner Ausstellungsfläche vor:
Untertägige Ressourcen
Neben klassischen Erschließungs- und Nutzungskonzepten zum Kühlen und Heizen mit oberflächennaher Geothermie integriert Fraunhofer IEG auch weitere Wärmequellen und optimiert das einhergehende Lastmanagement. Es begleitet Projekte mit numerischer Analytik und Multikriterienanalysen und unterstützt Partner durch Innovationsberatung, Weiterbildung und Produktentwicklung im Kernfeld sowie im Umfeld etwa bei Wärmeträgerflüssigkeiten, Erdwärmesonden und Verpressmaterialien.
Gesamtheitliche Nutzungskonzepte der Tiefengeothermie sind Ziel der Potenzial- und Machbarkeitsstudien am Fraunhofer IEG. Neben der Einbindung von Untergrund-Daten und der Koordination von Untertage-Exploration werden auch Wärme- und Energiekonzepte mit obertägiger Wertschöpfungskette verknüpft.
Bestehende Bergwerksinfrastrukturen und Grubenwasser haben Potenzial zur Nutzung für Heiz- und Kühlzwecken. Fraunhofer IEG ermittelt Wärme- und Kältepotenziale der Untergrundspeicher und deren Kopplung mit Wärme- und Kältenetzen. Bausteine sind die Digitalisierung von Grubenbildern, dreidimensionale Bergwerksmodelle, Bohrpfadplanungen und Anbindungsoptionen an obertägige Anlagen.
Obertägige Kompetenzen
Damit die Sektorkopplung in Gebäuden und Quartieren gelingt, braucht es umfassende Modelle und moderne Werkzeuge für die Planung und den Betrieb. Fraunhofer IEG stellt mit dem ODH District Planner ein solches Werkzeug der integrierten Quartiersplanung für Stadtentwicklerinnen und Stadtplaner bereit.
Fraunhofer IEG unterstützt den Fernwärmesektor bei der Transformation der Bestandswärmenetze in nachhaltige, effiziente und zukunftsfähige Versorgungsysteme, die regenerative Wärme- und Kältequellen sowie Speicher und thermodynamischer Wandler einbinden. Vorhaben dieser Art unterstützt das Fraunhofer IEG mit technischen Machbarkeitsanalysen und der Identifikation geeigneter Fördermöglichkeiten.
Fraunhofer IEG berät produzierendes Gewerbe und Energieversorger bei der Transformation hin zu CO2-Neutralität und kooperiert mit dem Anlagenbau bei der Entwicklung der notwendigen Technologie, etwa Hochtemperatur-Wärmepumpen und andere thermale Kreisläufe in Simulation, Experiment und Technikum-Maßstab.
»Unser Stand auf der HEATEXPO wird der Anlaufpunkt für alle Kommunen, Quartiersentwickler, Wohnungsbaugesellschaften, Energieversorgern und Investoren sein«, freut sich Silke Köhler, die Messebeauftragte des Fraunhofer IEG. »Mit anschaulichen Exponaten und einladender Gestaltung wollen wir den passenden Rahmen für den fundierten Austausch mit Innovationsinteressierten bieten.«
Das größte Infrastrukturprojekt Deutschlands
Mit der HEATEXPO initiierte die Messe Dortmund im November 2023 eine neue europäische Messe-Plattform. Hier gestalten Lösungsanbieter aus den Bereichen Anlagenbau, Infrastrukturdienstleistung, Beratung sowie Energieversorgung die Wärmeversorgung der Zukunft. Eines der großen Themen dabei werden die Chancen durch den Ausbau der Geothermie sein. Vom 26. bis 28. November 2024 präsentieren und diskutieren Politik, Wirtschaft und Wissenschaft unter einem Dach auf der HEATEXPO ihre Lösungsbeiträge und -projekte für die Wärmewende – das wohl größte Infrastrukturprojekt Deutschlands seit der Nachkriegszeit. Das erklärte Ziel der HEATEXPO ist es, für die dezentrale Wärmeversorgung der Zukunft die erste vollumfängliche Informations- und Austauschplattform Deutschlands zu sein. Hier treffen sich Energieversorger, Anlagenbetreiber, Stadtwerke, Industrieunternehmen, Architekten und Planer, Rohrleitungsbauer, Wohnungsbaugesellschaften, Quartierentwickler, Investoren, Politik und Kommunen. https://www.heat-expo.de/
Zum Vortrag:
https://www.heat-expo.de/kommunaler-campus
Zu den obertägigen Competence Centern des Fraunhofer IEG
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/integrierte-planung-infrastrukturen-quartieren-gebaeuden/integrierte-quartiersplanung-odh.html
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/netze-energie-verfahrenstechnik/waermenetze-40.html
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/netze-energie-verfahrenstechnik/hochtemperatur-waermepumpen.html
Zu den untertägigen Competence Centern des Fraunhofer IEG
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/speicher-untertagesysteme/oberflaechengeothermie.html
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/speicher-untertagesysteme/tiefengeothermie-bohrlochsysteme.html
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/speicher-untertagesysteme/bergbaufolgenutzung.html
Roadmap Tiefe Geothermie
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2022/erfolgreiche-waermewende-gestalten.html
Roadmap Oberflächennahe Geothermie
https://www.ieg.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2022/oberflaechennahe-geothermie.html
Die Schrägbohrtechnik GeoStar erschließt den Untergrund unter Bestandsgebäuden und macht die Nachrüstung von Quartieren mit Erdwärmesonden möglich. Bild: Fraunhofer IEG
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Timm Eicker, Timm.Eicker@ieg.fraunhofer.de
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