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Potenzialanalyse Tiefe Geothermie

Kurzfassung für Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger.
Fernwärme-Baustelle in Ahrensburg – Baugrube mit Verbau und Rohrträgern für neue Fernwärmeleitungen
Der Bericht zeigt, dass hydrothermales Potenzial in Tiefen von ca. 1.200 m im Untersuchungsgebiet Ahrensburg theoretisch vorhanden ist, jedoch mit erheblichen geologischen, technischen und wirtschaftlichen Unsicherheiten verbunden ist. Die Ergebnisse der Potenzialanalyse beruhen dabei gänzlich auf Modellannahmen, regionalen Analogien und bautechnischen Erfahrungswerten, jedoch nicht auf existierenden, standortspezifischen Bohrdaten. Zentrale Voraussetzung für eine weitere Befassung ist daher keine unmittelbare Investitionsentscheidung, sondern zunächst eine tiefergehende Einzelbetrachtung der bestehenden und geplanten Fernwärmenetze, um deren Temperaturregime, Lastprofile sowie Ausbau- und Transformationspfade wirtschaftlich mit den im Bericht unterstellten Annahmen abzugleichen.
Pawel und Valentina vor Blockkraftheizwerk (BKHW)
1. Zielsetzung und Untersuchungsrahmen
Der Bericht wurde im Auftrag der Stadtwerke Ahrensburg GmbH im erstellt und dient als Grundlagenermittlung. Er verfolgt ausdrücklich nicht das Ziel einer unmittelbaren Investitionsentscheidung, sondern dient zur:
  • Abschätzung des geologischen Potenzials im tieferen Untergrund,
  • Erörterung der technischen Konzeption einer geothermischen Dublette,
  • überschlägigen wirtschaftlichen Bewertung mit indikativen Annahmen,
  • Prüfung genehmigungsrechtlicher Rahmenbedingungen.
Betrachtet wird der Bohrstandort Parkplatz Stormarnplatz als hypothetisches Beispiel für einen zentralen Standort in Zentrumsbereich Ahrensburgs mit direkter Einspeisung in ein unmittelbar angrenzendes theoretisches Fernwärmenetz. Dieses potenzielle Fernwärmenetz besteht aus dem Zusammenschluss folgender Teilnetze:
  • Potenzielles Fernwärmenetzneubaunetz Ahrensburg Zentrum
  • Erweitertes Bestandsfernwärmenetz Otto-Siege-Straße
  • Erweitertes Bestandsfernwärmenetz Bogenstraße
Die Netzzusammenlegung akkumuliert den prognostizierten Gesamtwärmebedarf der Einzelnetze im Jahr 2035 und dient als grundlegende Annahme für die Wirtschaftlichkeitsindikation der Studie.

2. Geologisches Potenzial – Potenzial mit sehr hohen Unsicherheiten

Als einziger potenziell nutzbarer geothermischer Horizont wird der Eozän-Kalksandstein (Glinde-Formation) identifiziert:
  • Tiefenlage: ca. 1.150–1.420 m unter Geländeoberkante
  • Prognostizierte Schichttemperatur: ca. 45–50 °C
  • Reservoirparameter (Porosität, Permeabilität, Mächtigkeit) beruhen nicht auf
  • existierenden lokalen Bohrungen, sondern auf historischen Bohrungen an
    nächstgelegenen Standorten (z. B. Glinde).
Der Bericht kommt zu folgender Einschätzung:
Hydrothermales Potenzial ist theoretisch vorhanden, die geowissenschaftliche Evaluation ergibt jedoch sehr hohe Unsicherheiten für das Untersuchungsgebiet Ahrensburg.
Kritisch sind insbesondere:
  • Geringer geowissenschaftlicher Kenntnisstand zu effektiver Nettomächtigkeit des nutzbaren Sandsteins,
  • Lediglich abgeschätzte Wasserchemie und Mineralisation,
  • Geringe Repräsentativität der nächstgelegenen Tiefenbohrungen, da diese aus Explorationen für Erdöl und Erdgas stammen,
  • fehlende seismische und hydraulische Untersuchungen im Untersuchungsgebiet.
Eine belastbare Aussage zur tatsächlichen Förder- und Injektionsleistung ist erst nach weitergehenden geophysikalischen Erkundungen (z.B. 2D/3D-Seismik) und abschließend mit einer hydraulischen Erkundungsbohrung möglich. Die Kosten für weitergehende Untersuchungen (u.a. Seismiken) lägen voraussichtlich im mittleren 6-stelligen Euro-Bereich.
Verlegung großer isolierter Fernwärmeleitungen im Boden – Bauarbeiten am neuen Fernwärmenetz der Stadtwerke Ahrensburg zur umweltfreundlichen und effizienten Energieversorgung der Zukunft.
3. Technisches Nutzungskonzept – stark annahmengetrieben
Das technische Konzept nimmt eine Bohrung in Form einer hydrothermalen Dublette an mit:
  • zwei gerichteten Bohrungen (J-Bohrungen), bestehend aus Förderbohrung und Injektionsbohrung, mit Längen von jeweils 1.460 m und horizontalen Ablenkungen von jeweils 550 m,
  • Förder- und Injektionsraten im Modellbereich von ca. 130–230 m³/h,
  • Transformation der hydrothermalen Wärme auf ein nutzbares Temperaturniveau über Wärmepumpen, da die originäre Fördertemperatur unterhalb der angenommenen Fernwärmenetz-Rücklauftemperatur liegt.
Wesentliche Konsequenz:
Tiefengeothermie kann in Ahrensburg keine direkte Hochtemperatur-Wärmequelle sein, sondern nur im Verbund mit strombetriebenen Wärmepumpen wirken, um die prognostizierten Netztemperaturen zu erreichen. Damit steigt die Abhängigkeit von:
  • Strompreisniveau,
  • CO₂-Bilanz des Strommixes,
  • Systemintegration in das Gesamterzeugungskonzept.

4. Fernwärmenetze als entscheidender Prüfmaßstab

Die wirtschaftlichen und energetischen Aussagen des Berichts basieren auf folgenden vereinfachenden Prämissen:
  • Zusammenschluss mehrerer Netze zu einem Gesamtnetz,
  • langfristige Vorlauf-/Rücklauftemperaturen von 75 / 55 °C,
  • prognostizierter Wärmeabsatz von 39,1 GWh/a im Jahr 2035.
Für die kommunale Bewertung ist entscheidend:
Die verwendeten Annahmen sind nicht deckungsgleich mit dem derzeitigen Zustand der Netze. Transformationspläne und Machbarkeitsuntersuchungen zu den einzelnen Teilnetzen sind derzeit noch nicht abschließend erarbeitet. Vor einen Zusammenschluss der Teilnetze ist jedes Fernwärmenetz zunächst separat zu betrachten:
  • heutige und zukünftige Temperaturanforderungen,
  • derzeitige und prognostizierte Lastgänge und Grundlastanteile,
  • bestehende Erzeugungsstruktur (BHKW, Kessel, Spitzenlast),
  • netzindividuelle Transformation der Erzeugerstruktur (Wärmepumpen),
  • Ausbau- und Nachverdichtungspotenziale,
  • Sanierungs- und Absenkungspotenziale.
Die im Bericht modellierte Wärmeerzeugung über Tiefengeothermie ist somit kein Blaupausenmodell, sondern ein theoretischer Referenzfall, falls keine netzspezifischen und wirtschaftlicheren Alternativen existierten.
Pawel und Valentina vor Blockkraftheizwerk (BKHW)
5. Wirtschaftlichkeit – nur indikativ, nicht entscheidungsreif
Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist ausdrücklich indikativ:
  • Bohr- und Anlagenkosten beruhen auf Erfahrungswerten sowie aktuellen Projekten vergleichbarer Größenordnung.
  • Monetäre Absicherung von Förderrisiken sind nicht berücksichtigt.
  • Kosten weitergehender seismischer und hydrothermaler Explorationskampagnen sind nicht berücksichtigt.
  • Es wurde keine Sensitivitätsanalyse zu Strompreisen, CO₂-Kosten oder Netzentwicklungskosten durchgeführt, sondern zunächst mit statischen Annahmen kalkuliert.
Der Bericht zeigt:
  • Tiefengeothermie könnte theoretisch einen Beitrag zur Wärmeerzeugung in Ahrensburg leisten, ist jedoch kein risikoarmes Standardinstrument,
  • das Fündigkeits- und Kostenrisiko liegt deutlich über dem klassischer
    Wärmeerzeuger sowie Wärmeerzeuger über alternative Umweltquellen,
  • eine Amortisation ohne Investitionsförderungen ist keinesfalls möglich.

6. Einordnung für die kommunale Verwaltung und politische Selbstverwaltung

Aus dem Bericht lässt sich ableiten, dass die Weiterverfolgung der hydrothermalen Wärmenutzung hinter die Erarbeitung netzspezifischer Lösungen gestellt werden sollte.
Sollte nach den netzspezifischen Machbarkeitsuntersuchungen die Entscheidung getroffen werden, die Nutzung hydrothermaler Wärme weiter zu verfolgen, wären folgende weiteren Prüfschritte notwendig:
  1. 1.Netzbezogene Detailprüfung: Die tatsächlichen netzspezifischen Parameter der Bestand- und Neubaunetze sowie die standortspezifischen Randbedingungen für den Bohrstandort sollten mit den Modellannahmen der Studie abgeglichen werden.
  2. 2.Standortspezifische Detailprüfung: Welche Standorte kämen in Ahrensburg unter genehmigungsrechtlichen und wirtschaftlichen Aspekten tatsächlich in Frage?
  3. 3.Abgrenzung realistischer Einsatzrolle: Wirkt Tiefengeothermie als Baustein im zukünftigen Erzeugungsmix wirken oder wäre sie alleinige tragende Säule für das gesamte Netzgebiet?
  4. 4.Risikobewusste Weiterverfolgung: Eine mögliche Investitionsentscheidung für die nächste ingenieurplanerische Stufe wäre nur sinnvoll, wenn:
    o Netzparameter kompatibel sind,
    o Standort gesichert nutzbar wäre,
    o politische Bereitschaft zur Risikoübernahme bestünde,
    o Alternativen systematisch gegenübergestellt und nicht als wirtschaftlich sinnvoller beurteilt würden.

7. Fazit – zunächst Alternativen prüfen

Der Bericht liefert eine sachlich fundierte, aber risikobewusst vorsichtige Potenzialabschätzung. Er spricht nicht für eine schnelle Umsetzung, sondern für ein schrittweises, netz- und realitätsnahes sowie risikobewusstes Vorgehen. Tiefengeothermie sollte daher nicht pauschal als mögliche Wärmeerzeugungsvariante bewertet, sondern gezielt gegen alternative Erzeugerstrukturen jedes einzelnen Fernwärmenetzes gespiegelt werden.
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Handlungsempfehlungen der Stadtwerke Ahrensburg GmbH

Zunächst sollten die Transformationspläne der Bestandsnetze Ahrensburger Kamp, Otto-Siege-Straße und Bogenstraße sowie die Machbarkeitsstudie zum Fernwärmeneubaunetz Ahrensburg Zentrum planmäßig durchgeführt werden. In den Untersuchungen sollten netzspezifische Wärmeerzeugungsanlagen auf Basis Erneuerbarer Energien wirtschaftlich bewertet werden. Nur in dem Fall, dass sich in den Einzelnetzbetrachtungen keine alternativen Umweltwärmequellen oder keine netzspezifisch wirtschaftlich sinnvolleren Möglichkeiten zur Wärmeerzeugung darstellen lassen, sollte die Wärmeerzeugung über Tiefe Geothermie in weitergehende Betrachtung gezogen werden.

Hier lässt sich der Erläuterungsbericht herunterladen. (Das Dokument ist nicht barrierefrei)
Grundlagenermittlung zur Nutzung von Tiefengeothermie