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2. Konzeptphase

Wenn sich herausgestellt hat, dass das Gebiet sich grundsätzlich für eine Nahwärmeversorgung eignet, geht es darum, zu konkretisieren, wie das zukünftige Nahwärmenetz aussehen kann und welche Schritte notwendig sind, um es zu realisieren. Dabei sind sowohl technische als auch wirtschaftliche und organisatorische Aspekte zu analysieren. Einen guten Überblick über die technischen Fragestellungen, die in dieser Phase relevant sind, liefert die “Checkliste Gebäude- und kleine Wärmenetze” der dena. Kurz zusammengefasst sind Informationen zu den folgenden Themen zusammenzutragen: Potenzielle Wärmeabnehmer und deren Wärmebedarfe: gibt es ggf. Ankerkunden wie öffentliche Gebäude (z.B. Schulen) Mögliche Trassenführung und notwendige Querung von Straßen bzw. Öffentlichen Grünflächen Bestehende Infrastruktur (einschließlich Stromleitungen) Möglicher Standort der Energiezentrale Potenzial von Umweltwärmequellen (z.B. oberflächennahe Geothermie, Gewässer, Abwasserkanäle …) Potenzial von Abwärme aus lokalen Industrie- oder Gewerbebetrieben Solarpotenzial (Solarthermie, Photovoltaik) Mögliche Wärmespeicherung Notwendiges/ sinnvolles Temperaturniveau: ggf Sanierungsbedarf bei Gebäuden Kaltes oder warmes Netz Ob ein kaltes Nahwärmenetz infrage kommt, ist abhängig von dem Potential der Umweltwärmequellen und der Abwärme vor Ort. Ist kein ausreichendes Potential vorhanden, um den Wärmebedarf zu decken, kann ein kaltes Nahwärmenetz nicht realisiert werden. Wird stattdessen ein Niedertemperatur-Nahwärmenetz in Betracht gezogen, muss vor allem ein geeigneter Standort für die Aufstellung der zentralen Wärmeerzeuger gefunden werden. Die Klärung dieser Fragestellung ist durch qualifizierte Fachplanerinnen und Fachplaner oder Unternehmen durchzuführen. Die Ergebnisse sollten in Form einer Machbarkeitsstudie oder eines Konzepts zusammengefasst werden, die als Grundlage für die nächsten Schritte dienen. Die Erarbeitung kann unter bestimmten Voraussetzungen auch gefördert werden. Informationen zu Fördermöglichkeiten finden Sie hier . Neben den technischen Fragen sollte in dieser Phase auch geklärt werden, welches Betreibermodell für das zukünftige Wärmenetz angestrebt wird und welche Verantwortung unterschiedliche Akteure übernehmen sollen oder können (beispielsweise öffentliche Hand, Energieversorgungsunternehmen, Bürgerenergiegenossenschaft). Im Konzept sollten auch Förder- und Finanzierungsmöglichkeiten für die darauffolgenden Phasen untersucht und die wirtschaftliche Tragfähigkeit geprüft sowie ggf. Preismodelle durchdacht werden. Weiter zur Planungsphase

Differenz der Wärmeleitfähigkeit bei Feldkapazität (FK) - Permanentem Welkepunkt (PWP)

Diese Karte stellt die mittlere Wärmeleitfähigkeit mit Wassergehalten als Differenz aus Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (pF 4,2) dar. Sie veranschaulicht die wassergehaltsabhängigen Unterschiede zwischen saisonal höchster und niedrigster Wärmeleitfähigkeit und vermittelt einen Eindruck der zu erwartenden jahreszeitlichen Dynamik der Wärmeleitfähigkeit an einem Standort. Die Differenzen werden in folgende Klassen unterteilt: Differenz λFK - λPWP [W/m*K] sehr gering ≤ 0,2 gering 0,21 - 0,40 mittel 0,41 - 0,65 hoch 0,66 - 0,91 sehr hoch 0,92 - 1,20 Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden.

Mittlere Wärmeleitfähigkeit Brandenburg

Diese Karten basieren auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte (BÜK300) mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen Flächenbodenformen (FBF) wurden mit bodenphysikalischen Kennwerten belegt, die durch Gelände-und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen (HSK) die Kennwerte Bodenart Trockenrohdichte, Gesamtporenvolumen, Wassergehalt bei Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (PWP), Humusgehalt statistisch abgeleitet (i.d.R. Medianwerte). Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden. Zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit wurde die Pedotransferfunktion (PTF) nach Markert et al. (2017) unter Berücksichtigung der oben genannten Kennwerte verwendet. Diese PTF basiert auf umfangreichen Messungen der Wärmeleitfähigkeit für ein weites Spektrum der in Brandenburg vorkommenden Böden. Für jede HSK ist die Wärmeleitfähigkeit für die Wassergehalte bei FK und PWP bis in eine Tiefe von 2m berechnet worden. Bei HSK im Einflussbereich des Grundwassers (Gr-Horizonte) wurde die Wärmeleitfähigkeit für volle Wassersättigung veranschlagt. Auf Grund der Parametrisierung der PTF für ausschließlich mineralische Böden wurden folgende Anpassungen vorgenommen: für organische HSK (Torfe) wurde mit einer Wärmeleitfähigkeit von λFK = 0,4 W/m*K und λPWP = 0,2 W/m*K gerechnet (Vgl. Messwerte von Markert et al. 2017; VKR 1.32 AG Boden 2010), für tonige Böden sind auf Grund der geringen Datenlage die Parameter der lehmigen Böden verwendet worden, der Humusgehalt wurde durch λhumos = λmineralisch – Humusgehalt*0,05 berücksichtigt. Für HSK mit anthropogenem Ausgangsgestein war auf Grund unzureichender Messwerte und fehlender Angaben in der Literatur keine Berechnung der Wärmeleitfähigkeit möglich. Die Wärmeleitfähigkeit je Flächenbodenform ist in diesem Fall als gewichtetes harmonisches Mittel unter Berücksichtigung der Mächtigkeit aller Horizonte ermittelt worden. Zur besseren Übersichtlichkeit und Interpretierbarkeit der Ergebnisse wurden die gewichteten harmonischen Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeiten in die folgenden 6 Klassen eingeteilt: Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] extrem gering ≤ 0,4 sehr gering 0,41 - 0,90 gering 0,91 - 1,40 mittel 1,41 - 1,90 hoch 1,91 - 2,40 sehr hoch 2,41 - 2,90 Für die grafische Darstellung als Karte wurden je Legendeneinheit (LE) die Flächenbodenformen mit gleicher Wärmeleitfähigkeitsklasse zusammengefasst, deren Flächenanteile nach Tab. 66 (AG Boden 2005) je LE addiert und als eine aggregierte dominante, sowie eine aggregiert subdominante λ-FBF ausgewiesen. Bei einigen wenigen Flächen mit sehr heterogener Zusammensetzung der Flächenbodenformen sind drei λ-FBF angegeben.

Geothermie

„Geothermie“ oder „Erdwärme“ ist die unterhalb der Oberfläche der festen Erde gespeicherte Energie in Form von Wärme und zählt zu den regenerativen Energien. Diese beruht im Wesentlichen auf der von der Sonne eingestrahlten Wärmeenergie und dem nach oben gerichteten, terrestrischen Wärmestrom. Die von der Sonne eingestrahlte und von der Erdoberfläche an die Atmosphäre wieder abgegebene Wärmeenergie beeinflusst hierbei maßgeblich die Temperaturen im oberflächennahen Bereich bis etwa 15 bis 20 Metern Tiefe. Hier finden jahreszeitlich bedingte Temperaturschwankungen statt. In größerer Tiefe ist nur noch der terrestrische Wärmestrom maßgebend. Ursache ist die bei der Erdentstehung freigewordene Energie und der Zerfall radioaktiver Isotope. Mit der Tiefe nehmen die Temperaturen hier um durchschnittlich etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man spricht auch von der „geothermischen Tiefenstufe“ oder dem „geothermischen Gradienten“. In einer Tiefe von etwa 20 m ist eine unbeeinflusste Temperatur von ca. 9 °C zu erwarten, in 100 m 12 °C und in 1.000 m etwa 40 °C. Der Transport der Wärme erfolgt durch Wärmeleitung von Teilchen zu Teilchen (Konduktion), aber auch durch bewegte Teilchen, also durch Grundwasserfluss (Konvektion). Berlin hat sich vorgenommen, bis spätestens im Jahr 2045 klimaneutral zu werden. Um dies zu erreichen, gilt es, gerade auch die Wärmeversorgung in der Stadt auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. Denn fast die Hälfte des gesamten Berliner Endenergiebedarfs entfällt auf die Raumwärme und Warmwasserversorgung von Gebäuden. Bereitgestellt wird diese Wärme derzeit noch zu mehr als 90 Prozent über fossile Energieträger, also Kohle, Erdgas und Öl. Dies muss sich schnellstmöglich ändern. Dabei kann die Tiefe Geothermie – die emissionsfreie Förderung und Nutzung heißen Wassers aus tiefen Bodenschichten – eine wichtige Rolle spielen. Das genaue Potenzial im Berliner Untergrund ist noch unklar und muss erst präzise erkundet werden. Doch schon jetzt schätzen Geologen auf Grundlage bisheriger Erkenntnisse, dass bis zu einem Fünftel der benötigten Wärme mit Hilfe Tiefer Geothermie zur Verfügung gestellt werden könnte, etwa in Nah- und Fernwärmenetzen, über die Berliner Haushalte versorgt werden. Die Technik dazu ist bewährt und wird deutschlandweit in Dutzenden von Anlagen erfolgreich angewandt. Bild: SenMVKU Tiefe Geothermie. Erdwärme für Berlin Tiefe Geothermie, also Wärme, die in den Tiefen der Erde verfügbar ist, soll ein essenzieller Teil der Berliner Wärmeversorgung werden. Wir haben die wichtigsten Details für Sie zusammengestellt. Weitere Informationen Um das geothermische Potenzial von Berlin zu ermitteln, wurde in den Jahren 2009 bis 2012 die „Potenzialstudie zur Nutzung der geothermischen Ressourcen des Landes Berlin“ aufgeteilt in drei Module erarbeitet. Die Ergebnisse zu Modul 1, Grundlagenermittlung , und zu “Modul 2, Ermittlung des geothermischen Potenzials und dessen Darstellung, bildeten Grundlagen für die Darstellung der Potenzialkarten . Die Arbeiten zu Modul 3, Thermisch-hydraulische Modellierung, sind in der Zusammenfassung der Berichte (Modul 1 bis 3) enthalten, die nachfolgend als Download zur Verfügung steht. Im Jahr 2023 wurde eine aktualisierte Potenzialstudie zur Mitteltiefen Geothermie in Berlin erstellt, welche die Ergebnisse aus verschiedenen Forschungsprojekten der vorangegangenen 10 Jahren berücksichtigt. Aus dem Verbundprojekt „TUNB – Potenziale des unterirdischen Speicher- und Wirtschaftsraumes im Norddeutschen Becken“ ist ein dreidimensionales Modell des Norddeutschen Beckens verfügbar, welches für den Raum Berlin mittels zusätzlicher Daten aus 2D/3D-Seismik und Bohrungen verfeinert wurde. Anschließend erfolgte eine geothermische Parametrisierung der potenziellen Nutzhorizonte, wobei vor allem auf die Ergebnisse der Verbundprojekte Sandsteinfazies, GeoPoNDD und MesoTherm zurückgegriffen wurde. Die aktualisierte Potenzialstudie und die Daten des 3D-Untergrundmodells stehen nachfolgend als Download zur Verfügung. Im Ballungsraum von Berlin ist die Temperatur des Untergrundes durch den Menschen tiefgreifend erwärmt. Der Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur durch die globale Klimaerwärmung hat diesen Prozess zusätzlich noch verstärkt. Dies zeigen langjährige Temperaturmessungen in Grundwassermessstellen unter einer Tiefe von 20 m unter Gelände, unterhalb der jahreszeitliche Temperatureinflüsse durch die Sonne ausgeschlossen sind. In einigen Innenstadtgebieten sind Temperaturbeeinflussungen bis in über 80 m nachgewiesen. Die flächenhaft im Untergrund des Landes Berlin durchgeführten Temperaturmessungen zeigen deutlich, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur des Untergrundes und damit auch des Grundwassers z. T. um mehr als 4 °C gegenüber den dünner besiedelten Randbereichen anthropogen bedingt erhöht ist. Die Temperaturmessungen belegen auch, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch flächenhaft in größeren Tiefen bemerkbar macht. Dies zeigt die Karte für den Bezugshorizont 0 m NHN (Normalhöhennull), das entspricht je nach Lage im Stadtgebiet einer Tiefen von 35 bis 55 m Tiefe. Näheres zu dieser Thematik kann dem Umweltatlas Berlin und der Veröffentlichung zur Veränderung des Temperaturfeldes von Berlin ( BRB Henning & Limberg ) entnommen werden. Grundsätzlich ist die Art und Weise der Nutzung geothermischer Energie von der Temperatur des Vorkommens abhängig. Die oberflächennahe Erdwärme (z.B. bis 100 m) lässt sich derzeit wegen ihrer geringen Temperatur von 8 bis 12 °C nur in Verbindung mit einer Wärmepumpe nutzen, die die erforderliche Wärme für die Raumheizung und die Wassererwärmung erzeugt. Da mit zunehmender Tiefe die Temperatur des Untergrundes ansteigt, kann ab einer bestimmten Tiefe (ab etwa 1.000 m) die Untergrundwärme auch direkt (ohne Wärmepumpe) genutzt werden. Ist eine Stromerzeugung mit Dampfturbinen beabsichtigt, sind in der Regel Temperaturen von über 100 °C notwendig. Die dafür geeigneten Nutzungshorizonte liegen in unserer Region i. d. R. drei bis fünf Kilometer unter der Erdoberfläche. In Berlin wird fast ausschließlich die oberflächennahe Geothermie genutzt, d. h. bis zu einer maximalen Tiefe von 100 m. Dafür steht ein ganzes Spektrum von technischen Möglichkeiten zur Verfügung. Alle diese Verfahren benötigen eine Wärmepumpe, die in der Lage ist, die relativ niedrige Temperatur des Untergrundes bzw. des Grundwassers in diesen Tiefen von 8 – 12 °C mit Hilfe von elektrischer Energie auf ein für Heizzwecke geeignetes höheres Temperaturniveau zu bringen. Weitere Informationen zur Erdwärmenutzung Zur Erhöhung der Planungssicherheit dieser Erdwärmesondenanlagen werden im Umweltatlas Berlin Potenzialkarten zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit und speziell für Einfamilienhäuser zur spezifischen Entzugsleistung dargestellt. Hierin sind die dafür maßgeblichen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse subsummiert. Da der Einbau von Erdwärmesondenanlagen in den Untergrund potenziell mit einem Risiko der Grundwassergefährdung verknüpft ist, werden zum Schutz des Grundwassers bei der Errichtung einer solchen Anlage hohe wasserrechtliche Anforderungen an das Bohrverfahren, die anschließende Bohrlochabdichtung, Drucktests, Dokumentation etc. gestellt. Neuere Forschungsergebnisse, Schadensfälle sowie die stark gestiegene Anzahl der Erdwärmesondenanlagen bestätigen diese Gefährdung immer wieder. Weitere Informationen zur Anzeigepflicht für Bohrungen Da Berlin sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser und fast ausschließlich aus dem eigenen Stadtgebiet bezieht, werden deshalb bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage in dem dafür erforderlichen wasserbehördlichen Erlaubnisverfahren zum Schutz des Grundwassers besonders hohe Anforderungen gestellt. Näheres kann dem Leitfaden Erdwärmenutzung in Berlin entnommen werden. Pflichtenheft zur Methodik und Dokumentation thermohydrodynamischer Modellierungen im Rahmen des wasserrechtlichen Erlaubnisverfahrens zum Betrieb von Erdwärmesondenanlagen mit einer Heizleistung von >30 kW Kartenwerke zur Grundwassertemperatur Kartenwerke zum Geothermischen Potenzial Geothermisches Potenzial – Karten aktualisiert im Geoportal verfügbar Auf der Basis von ca. 14.950 Bohrungen der Bohrungs­datenbank der AG Landesgeologie der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt wurden zwölf Karten neu berechnet. Die verfeinerten Planungshilfen für die Auslegung von Erdwärme­sonden­anlagen stehen für die Tiefenklassen 0-40 m, 0-60 m, 0-80 m und 0-100 m zur Verfügung. Weitere Informationen Karten im Umweltatlas Berlin

Störungszonen

Lage bekannter und vermuteter tektonischer Störungen, basierend auf der Geologischen Karte 1:200.000 (GUEK 200). Entlang der Störungen erfuhren die Gesteine eine starke Beanspruchung, können gegeneinander verschoben sein und haben ihre natürliche Stabilität und Härte verloren. Der Bau und Betrieb von Erdwärmesonden im Bereich von Störungen kann zu schwerwiegenden Schäden führen. Aufgrund unterschiedlicher topographischer Kartengrundlagen können abweichende Darstellungen zu den tektonischen Störungen der Geologischen Karte 1:500.000, 1:100.000 und 1:25.000 auftreten.

Oberflächennahe Geothermie von Bremen

Über Auswertemethoden werden aus geologischen Daten der Bohrprofilbeschreibungen die Wärmeleitfähigkeit und die potentielle Wärmeentzugsleistung abgeleitet. Dieser Datensatz wird nicht zum download bereitgestellt, bitte kontaktieren Sie uns.

Geologische Bohrdaten

Der Datenbestand der geologischen Bohrungen umfasst die Ergebnisse von nahezu 160.000 Bohrungen. Die Bohrergebnisse stammen aus 150 Jahren geologischer Erkundung. Die Endteufe der tiefsten Bohrung erreicht 1.888 Meter. Der größte Teil der Bohrdaten geht jedoch aus Bohrungen hydrogeologischer und geotechnischer Erkundungen hervor, die meist eine Tiefe von weniger als 100 Metern erreichen. In jüngster Zeit werden auch viele Bohrungen bis max. 100 m zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie abgeteuft. Bohrungen sind nach dem Lagerstättengesetz beim jeweiligen geologischen Landesamt und nach dem Bundesberggesetz (BBergG) ab einer Endteufe von mehr als 100 m bei der zuständigen Bergbehörde anzeigepflichtig. Daneben unterliegen sie der Anzeigepflicht nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG). Seit den 1980er Jahren erfolgte eine Digitalisierung der analogen Angaben der Bohrdaten zur Lage und Tiefe, den sog. Stamm- und Titeldaten sowie eine Codierung der geologischen Schichtenbeschreibungen. Die Bohrdaten werden aktuell im GeODin-Format zentral in einer Datenbank verwaltet. Die Standardisierung für die Beschreibung und Dokumentation der Bohrungsdaten basiert auf dem Symbolschlüssel Geologie (Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, Hannover, 4. Auflage). Die logische Strukturierung der Daten ist im Aufschlusstyp SEP3 definiert, der sich auch zur Implementierung in die Datenerfassungs-Software verschiedener Hersteller eignet.

Luft- und Geothermie-Wärmepumpe Einzelbetrachtung

Die Karte zeigt in aggregierter Darstellung die für die Wärmeerzeugung mit Luft- und Geothermie-Wärmepumpen geeigneten Gebiete auf Basis der Flurstücke. Für die Nutzung oberflächennaher Geothermie auf Flurstückebene sind in Norderstedt nur wenige Gebiete gut geeignet. Ausschlussbereiche auf Grund der Trinkwassergewinnung und häufig kleine Flurstücke schränken auch die mitteltiefe Geothermie ein (siehe Wärmeplan Norderstedt S. 43 ff.) Herausgeberin: Stadt Norderstedt Stand: September 2024

Geothermie-Wärmepumpe Einzelbetrachtung

Die Karte zeigt in aggregierter Darstellung die für die Wärmeerzeugung mit Geothermie-Wärmepumpen geeigneten Gebiete auf Basis der Flurstücke. Für die Nutzung oberflächennaher Geothermie auf Flurstückebene sind in Norderstedt nur wenige Gebiete gut geeignet. Ausschlussbereiche auf Grund der Trinkwassergewinnung und häufig kleine Flurstücke schränken auch die mitteltiefe Geothermie ein (siehe Wärmeplan Norderstedt S. 43 ff.) Herausgeberin: Stadt Norderstedt Stand: September 2024

IS GT DS - Informationssystem Geothermie von Nordrhein-Westfalen - Datensatz

Der Datensatz stellt Informationen hinsichtlich oberflächennaher, mitteltiefer und tiefer Geothermie bereit. Die oberflächennahe Geothermie betrachtet die Wärmeleitfähigkeit der Gesteine für Erdwärmesonden bis in 100 Meter Tiefe sowie die geothermische Ergiebigkeit für Erdwärmekollektoren. Hinsichtlich mitteltiefer Geothermie liefert der Datensatz Informationen zur Planung von geothermischen Anlagen bis in 1.000 Meter Tiefe, derzeit für das Rheinland, das zentrale Münsterland sowie den Nordrand des Rheinischen Schiefergebirges. Für die Planung von tiefen geothermischen Anlagen (Dubletten) bis in mehr als 5.000 Meter Tiefe werden geologische Informationen über die als Zielhorizonte in Frage kommenden Kalksteinschichten zur Verfügung gestellt. Der Datensatz liefert damit wertvolle Eckdaten bezüglich der Nutzungsmöglichkeiten von Erdwärme; beispielsweise zum Beheizen oder Klimatisieren von Gebäuden aller Art. Verfügbare Kartenthemen: Wärmeentzugsleistung für Erdwärmekollektoren; Wärmeleitfähigkeit für oberflächennahe Geothermie in 40, 60, 80, 100 Meter Tiefe; Übersichtsdarstellung hydrogeologisch sensibler Bereiche; Bereich erhöhter Fließgeschwindigkeit; Wärmeleitfähigkeit für mitteltiefe Geothermie in 250, 500, 750, 1.000 Meter Tiefe; offene Wärmespeicher (ATES); Dublette; oberkreidezeitliche, unterkarbonzeitliche sowie devonzeitliche Karbonate als Zielhorizonte (Top, Mächtigkeit, Temperatur, Faziesverteilung).

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