Forschungslandschaft Geothermie - März 2021 - Geothermie
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Bundesverband Geothermie GtV Service GmbH Forschungslandschaft Geothermie März 2021 Bundesverband Geothermie e. V. | www.geothermie.de
Inhalt Vorwort ...........01 1. Geothermieforschung als Teil der Energieforschung in Deutschland ...........02 1.1 Energieforschung: Umfang und Entwicklung ...........02 1.1.1 National ...........02 1.1.2 International ...........02 1.2 Geothermieforschung: Umfang und Entwicklung ...........03 1.2.1 National ...........03 1.2.2 International ...........03 2. Anfänge der Geothermieforschung in Deutschland ...........03 3. Forschungsthemen und Wissenschaftsbereiche ...........06 3.1 Geowissenschaften ...........06 3.1.1 Geologie und Hydrogeologie ...........06 3.1.2 Geophysik ...........06 3.1.3 Geochemie ...........07 3.2 Bohrtechnik, Stimulation und Reservoirengineering ...........08 3.3 Ingenieurwissenschaften und Kraftwerkstechnik ...........08 3.4 Wirtschaftswissenschaften (Energiewirtschaft) ...........09 3.5 Umweltwissenschaften ...........09 3.6 Sozialwissenschaft / Politikwissenschaft ...........09 4. Forschungseinrichtungen ...........11 4.1 Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen ...........11 4.1.1 Helmholtz-Gemeinschaft ...........11 4.1.2 Fraunhofer-Gesellschaft ...........13 4.1.3 Leibniz-Gemeinschaft ...........14 4.1.4 Sonstige ...........14 4.2 Bundesbehörden mit Forschungsaufgaben ...........15 4.3 Einrichtungen der Länder ...........17 4.3.1 Universitäten ...........17 4.3.2 Hochschulen ...........20 4.3.3 Sonstige Landeseinrichtungen ...........21 4.3.4 Geologische Dienste ...........22 4.4 Privatwirtschaftliche Forschungsgruppen ...........24 4.4.1 Ingenieurbüros ...........24 4.4.2 Bohrfirmen ...........26 4.4.3 Energieversorger, Betreiber von Geothermieanlagen ...........27
5. Zuordnung zwischen Forschungsthemen und Forschungseinrichtungen ...........29 5.1 Geowissenschaften ...........29 5.2 Geotechnik ...........30 5.3 Ingenieurwissenschaften und Kraftwerkstechnik ...........31 5.4 Wirtschafts- und Umweltwissenschaften ...........32 6. Forschungsfinanzierung ...........34 6.1 National ...........34 6.1.1 BMWi ...........34 6.1.2 Andere Bundesministerien ...........34 6.1.3 Bundesländer ...........34 6.1.4 Forschungsgemeinschaft und Stiftungen ...........35 6.1.5 Privatrechtlich ...........35 6.2 International ...........35 6.2.1 Horizon 2020 / Horizon Europe ...........35 6.2.2 EFRE, Interreg ...........35 7. Weitergehende Informationen ...........36 8. Schlussbemerkung ...........36 9. Anhang ...........36 Forschungsprojekte: Liste der Akronyme, Projektlinks ...........36
5
PROJEKTBEISPIEL 1
Grubenwassergeothermie als innovative 22
Energiequelle PROJEKTBEISPIEL 4
Risikominimierung fluidinduzierter Seismi-
zität im süddeutschen Molassebecken am
Beispiel des Projekts Schäftlarnstrasse der
Stadtwerke München
10
PROJEKTBEISPIEL 2
Außergewöhnliche Gebirgsdurchlässigkeit
im süddeutschen Molassebecken - Der Ein-
fluss advektiver Grundwasserströmung auf 28
Wärmefluss und Temperaturfeld im konduk- PROJEKTBEISPIEL 5
tiven Play Type Vorlandbecken Oberflächennahste Geothermie als eine
Quelle kalter Nahwärmenetze
16
PROJEKTBEISPIEL 3 33
Bestimmung von Eigenschaften und Re- PROJEKTBEISPIEL 6
aktionsprozessen geothermaler Fluide zur Fündigkeitsprognose für die Sandsteine des
Optimierung von Energiegewinnung Norddeutschen Beckens
w
Forschungslandschaft Geothermie | März 2021
Vorwort
Angeregt durch die zunehmende Bedeutung der For- kann wegen der Fülle der laufenden Vorhaben und
schung für Geothermische Energie und die dadurch beteiligten Einrichtungen nicht auf Details eingehen,
bedingten Veränderungen bei einer Reihe von For- ist aber offen für Veränderungen und kann entspre-
schungsinstitutionen hat sich der Bundesverband chend fortgeschrieben werden. Details können ge-
Geothermie e. V. (BVG) entschlossen, die wesentli- gebenenfalls über die angegebenen Links gefunden
chen aktuellen Forschungsgruppen und ihre Aktivi- werden. Bei der Beschreibung einer Forschungs-
täten zu erfassen und zu beschreiben, um so einen landschaft wird grundsätzlich auf Bewertungen ver-
Überblick über die derzeitige Forschungslandschaft zichtet.
Geothermie zu geben.
Zusätzlich zu dieser Darstellung der derzeitigen For-
Geothermische Forschung ist äußerst multidiszipli- schungslandschaft hat der BVG Ende 2020 eine aktu-
när. Die aktiven Forschungsgruppen sind in der Regel elle Darstellung des zukünftigen Forschungsbedarfs
relativ klein und decken jeweils nur bestimmte Dis- veröffentlicht (https://www.geothermie.de/bibliothek/
ziplinen innerhalb der Geothermie ab. Sie sind aber downloads.html ). o
meist gut vernetzt und in ihrer Fachdisziplin fest ver-
ankert. Sie sind meist in größere Forschungsstruktu-
ren eingebunden. Zum besseren Verständnis und um
die Aktivitäten einschätzen zu können, ist es uner-
lässlich, auch auf diese institutionellen Einbindungen
einzugehen.
Zur Forschungslandschaft gehört neben der Er-
fassung der Forschungseinrichtungen auch die Be-
schreibung der Forschungs- und Entwicklungspolitik,
insbesondere der bestehenden Fördermöglichkeiten.
Eine Landschaft hat nicht nur Berge, Täler und Ebe-
nen, sondern befindet sich ständig in Veränderung.
Die vorliegende Darstellung der Forschungsland-
schaft Geothermie ist eine Momentaufnahme und
11. Geothermieforschung Grundlagenforschung die angewandte Forschung,
technologische Entwicklungen sowie Innovationsak-
als Teil der Energiefor- tivitäten von Unternehmen, von Forschungseinrich-
tungen und von Hochschulen zu unterstützen.
schung in Deutschland
Es ist beabsichtigt, im Rahmen des 7. Energiefor-
Um die politischen Vorgaben zur Minderung des schungsprogramms für den Zeitraum 2018 bis 2022
Klimawandels einzuhalten, reicht eine auch konse- insgesamt rund 6,4 Milliarden Euro Fördermittel be-
quente Anwendung vorhandener Technologien nicht reitzustellen. Die Energieforschung wurde somit im
aus. Insbesondere sind auf allen Feldern zur Bereit- Vergleich zum 6. Energieforschungsprogramm wei-
stellung von Energie aus erneuerbaren Quellen For- ter gestärkt. Im Jahr 2019 hat die Bundesregierung
schung und Entwicklung von Nöten. Da diese in der 1,15 Milliarden Euro in die Energieforschung inves-
Regel eine mehrjährige Vorlaufzeit haben, um zur tiert. Das ist ein Anstieg um rund neun Prozent im
Marktreife zu kommen, haben diese Forschungsak- Vergleich zum Vorjahr. Rund 704 Millionen Euro flos-
tivitäten eine gewisse Dringlichkeit. sen davon in die Projektförderung, rund 410 Millionen
Euro in die institutionelle Förderung. Die Bundesre-
Forschung und Entwicklung sind die Basis für die gierung betont damit den unverzichtbaren Beitrag
neuen, kostengünstigen und marktfähigen Ener- von Forschung und Entwicklung für die Energiewende
gie- und Effizienztechnologien von morgen. Mit der und den Klimaschutz.
Energiewende hat sich die Bundesregierung zu an-
spruchsvollen nationalen, europäischen und interna- Zur weiteren Beschleunigung des Innovationstrans-
tionalen Energie- und Klimazielen verpflichtet. Auch fers hat das BMWi im vergangenen Jahr die ›Real-
angesichts des Ziels, im Jahr 2050 Treibhausgasneu- labore der Energiewende‹ auf den Weg gebracht und
tralität zu erreichen, muss der Anteil Erneuerbarer als neue Säule der Energieforschung etabliert.
Energien in allen Verbrauchssektoren weiter steigen.
1.1.2 International
1.1 Energieforschung: Forschung ist heute nur in einer internationalen Ko-
Umfang und Entwicklung operation und mit einem ständigen und regen in-
ternationalen Wissensaustausch denkbar. In der
Ein zentrales Element der Energieforschung sind die deutschen Energieforschung steht hier die Zusam-
Partnerschaften zwischen Großforschungseinrich- menarbeit mit europäischen Partnern im Vorder-
tungen, Universitäten und Hochschulen sowie Fir- grund, besonders durch Projekte aus dem Programm
men. In solchen Verbundprojekten wird von Anfang Horizon 2020 (zukünftig: Horizon Europe).
an berücksichtigt, welche Forschungsfragen für die
praktische Umsetzung der Energiewende besonders Im europäischen Forschungs- und Innovationspro-
relevant sind; gleichzeitig ist der Innovationstransfer gramm Horizon 2020 werden transnationale und in-
durch die Beteiligung der Wirtschaft schon während terdisziplinäre Kooperationsprojekte gefördert. Ab
der Projektlaufzeit angelegt. Hier hat sich oft eine Art dem Jahr 2021 wird durch das neue Forschungsrah-
›Begleitforschung‹ von Aktivitäten der Privatwirt- menprogramm Horizon Europe die Erfolgsgeschichte
schaft bewährt. von Horizon 2020 kontinuierlich fortgesetzt und wei-
terhin der gesamte Forschungs- und Innovations-
1.1.1 National kreislauf unterstützt.
Wesentliches Element der nationalen Energiefor-
schung ist das 7. Energieforschungsprogramm des Im Mittelpunkt der Fördermaßnahmen werden Ent-
Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wicklungen und Innovationen stehen, die zum Ziel
(BMWi). Wenngleich Forschung, Entwicklung und De- der Europäischen Kommission, bis 2050 in Europa
monstration von Energie- und Effizienztechnologien Klimaneutralität zu erreichen, beitragen sollen. Der
vorrangig Aufgabe der Wirtschaft sind, zielt die öf- sogenannte European Green Deal soll dafür sorgen,
fentliche Forschungsförderung darauf ab, neben der dass Europa eine Vorreiterrolle bei klimafreundlichen
w 2Industrien und sauberen Technologien einnimmt. Um 2. Anfänge der Geothermie-
die sektorübergreifende Zusammenarbeit und Inno-
vationspotenziale zu stärken, wird der Energiebereich forschung in Deutschland
in Horizon Europe mit Klima- und Transportthemen in
dem Cluster Climate, Energy & Mobility zusammenge- Schon 1954 beteiligte sich erstmals eine kleine deut-
fasst. Inhaltlich bleiben die Grundelemente der aktu- sche Arbeitsgruppe an einem Explorationsprojekt für
ellen Ausschreibungen im Energiebereich bestehen. eine geothermische Dampflagerstätte, und zwar in
Larderello (Toskana, Italien). Eingesetzt wurde eine
geothermische Explorationsmethode, nämlich Tem-
1.2 Geothermieforschung: peraturmessungen im Boden in 1,5 m Tiefe. Leiter
Umfang und Entwicklung der Gruppe war ein befristet beschäftigter Ange-
stellter des Amtes für Bodenforschung (AfB), Han-
Die deutsche Geothermieforschung hat, auch inter- nover, Oskar K appelmeyer. Für seine grundlegenden
national gesehen, seit Jahren eine große Bedeutung. Untersuchungsergebnisse wurde er 1957 mit dem
Die Informationsplattform ›Enargus‹ listet zum The- Conrad-Schlumberger-Preis der European Association
ma Geothermie mehr als 700 Vorhaben oder Teilvor- of Exploration Geophysicists (EAEG) ausgezeichnet;
haben auf, die zwar teilweise abgeschlossen sind, von er war auch 1994 erster Preisträger der Patricius-
denen aber mehr als 130 aktuell noch bearbeitet wer- Medaille des Bundesverbandes Geothermie. Ab 1958
den. Darüber hinaus beschreibt die europäische In- beteiligten sich Wissenschaftler der aus dem AfB
formationsplattform ›Cordis‹ mehr als 500 Projekte, hervorgegangenen Behörden, den Vorgängerorgani-
von denen ein erheblicher Anteil eine deutsche Betei- sationen der Bundesanstalt für Bodenforschung und
ligung hat. Weltweit wird sicher nur in den USA in vom Rohstoffe (BGR) und des Leibniz-Instituts für Ange-
Department of Energy (DOE) geförderten Vorhaben in wandte Geophysik (LIAG), an verschiedenen inter-
einem ähnlichen Umfang auf dem Gebiet der Geo- nationalen geothermischen Projekten. Die Nutzung
thermie geforscht wie in Deutschland und Europa. geothermischer Energie in Deutschland wurde da-
mals allerdings noch als unwirtschaftlich angesehen.
Geothermie ist unter den Erneuerbaren Energien
diejenige, bei der die Lücke zwischen Potenzial und Dies änderte sich 1973 aufgrund der Ölkrise. Hatte
derzeitiger Nutzung am weitesten klafft. Auch dies man schon vorher einige Thermalwasservorkommen
ist ein deutlicher Hinweis auf die Bedeutung der Geo- für balneologische Zwecke erkundet, wurden jetzt
thermieforschung. die geothermischen Ressourcen insbesondere für die
Warmwassernutzung untersucht, so z. B. die geo-
1.2.1 National thermische Anomalie Urach, für die 1979 eine kombi-
Im Schwerpunkt Geothermie hat das BMWi im Jahr nierte refraktions-/reflexionsseismische Erkundung
2019 94 laufende Vorhaben mit rund 13,2 Millionen durch die Firma Prakla-Seismos und die Universi-
Euro gefördert. 2019 hat das BMWi zudem 25 For- tät Kiel durchgeführt wurde. Die Ergebnisse flossen
schungsprojekte mit einem Fördermittelansatz von in den ersten Ressourcen-Atlas für den gesamten
rund 24,1 Millionen Euro neu bewilligt. Raum der Europäischen Gemeinschaft ein, der 1988
unter Federführung von Ralph Hänel (NLfB-GGA, spä-
1.2.2 International ter LIAG) und Erika Staroste (EG) erschien.
Die außeruniversitären deutschen Forschungsein-
richtungen, aber auch Universitäten und Hochschu- Geothermische Stromerzeugung schien in Deutsch-
len beteiligen sich in erheblichem Umfang an großen land nur aus dem heißen, nicht wasserführenden
internationalen Forschungsvorhaben. Fast alle Geo- Grundgebirge (hot dry rock – HDR) möglich zu sein.
thermieprojekte im Programm Horizon 2020 haben Der Grundgedanke war 1970 im Los Alamos Scienti-
eine deutsche Beteiligung. Häufig sind auch deutsche fic Laboratory (New Mexico, USA) entwickelt worden.
Institutionen die Initiatoren und dann auch die Koor- Die grundsätzliche Machbarkeit wurde in Deutsch-
dinatoren derartiger Projekte. Daneben haben auch land ab 1977 im Experimentierfeld Falkenberg
regionale Projekte, die etwa durch EFRE gefördert (Oberpfalz) bis 500 m Tiefe und einigen Versuchen in
werden, eine internationale Bedeutung. der Forschungsbohrung Urach (bis 3.500 m) gezeigt.
3Grundlegende Laborexperimente zur Felsmechanik Nicht so eindeutig wie für die Tiefe Geothermie sind
und Geräteentwicklungen gingen dabei von Fritz Forschungen zur Oberflächennahen Geothermie zu
Rummel von der Ruhr-Universität Bochum aus. Er erfassen. Es sind im Wesentlichen Weiterentwicklun-
und Oskar K appelmeyer waren auch die treibenden gen bei (kleinen) Wärmepumpen. In der DDR wurden
wissenschaftlichen Kräfte in Deutschland, die 1986 erste Forschungen zu Wärmepumpen in den 1970er
das deutsch-französische HDR-Forschungsprojekt Jahren durchgeführt. 1985 konnte das Entwurfsmo-
in Soultz-sous-Forêts (Elsass, Frankreich) initiierten, dell für die damals größte Kompressorwärmepum-
bei dem später das weltweit erste HDR-Kraftwerk pe der Welt vom Institut für Luft- und Kältetechnik
errichtet wurde. Dresden vorgestellt werden.
In der DDR erfolgten 1979/80 Versuche zum HDR- In der BRD erfolgte 1968 der erste Einsatz einer
Verfahren in der Altmark, die jedoch infolge Erdgas- erdgekoppelten Wärmepumpe in Kombination mit
zufluss von wirtschaftlicher Größenordnung nach ei- Niedertemperatur-Fußbodenheizung, die ersten Boh-
ner Fracbehandlung nicht weitergeführt wurden. lm rungen für Erdwärmesonden gab es 1974 in Baden-
Zentralen Geologischen Institut Berlin wurde 1987 Württemberg. Ab dieser Zeit war in den westlichen
mit der Erarbeitung des geologisch-geothermischen Ländern, allen voran in Schweden und der Schweiz, ein
Kartenwerks für den perspektiven Nordteil der DDR größeres Wachstum von Anlagen mit erdgekoppelten
im Maßstab 1:200.000 begonnen. Schon 1984 wur- Wärmepumpen festzustellen.
de die erste Heizzentrale in Waren in Betrieb genom-
men und versorgte anfangs ungefähr 300 Wohn-
einheiten mit Wärme. Im selben Jahr wurde der VEB
Geothermie Neubrandenburg, aus der nach der Wie-
dervereinigung u. a. die Firma GTN hervorging, spe-
ziell für die Planung und den Bau geothermischer
Heizzentralen gegründet. Ein Jahr später wurden die
wichtigsten Akteure für ihren »Anteil zur Nutzung
geo thermischer Ressourcen als Energieträger für
die Wärmeversorgung« mit dem Nationalpreis der
DDR für Wissenschaft und Technik ausgezeichnet.
Die geowissenschaftlichen Kartenwerke aus beiden
deutschen Staaten flossen 1992 in den gesamteu-
ropäischen Geothermik-Atlas ein, der unter Leitung
von Eckehard Hurtig, dem letzten Direktor des Zent-
ralinstituts der Physik der Erde (ZIPE) in Potsdam, der
Vorgängerinstitution des Geoforschungszentrums
(GFZ), zusammen mit Ralph Hänel und zwei weiteren
europäischen Kollegen herausgegeben wurde.
Bei der Wiedervereinigung 1990 waren in der DDR
drei Geothermische Heizzentralen (Waren, Neubran-
denburg, Prenzlau) installiert, in der alten BRD eine
Dublette (Bruchsal), die aber wegen fehlender ge-
eigneter Abnehmerstruktur nicht in Betrieb war. In
dem 1992 neugegründeten GFZ entstand die größ-
te deutsche Forschungsgruppe für die Geothermie.
Mit Errichtung der ersten Professuren und Institute
für Geothermische Energie wurden ab 2000 die uni-
versitäre Forschung und insbesondere die wissen-
schaftliche Ausbildung gestärkt.
w 4PROJEKTBEISPIEL 1
Grubenwassergeothermie als innovative
Energiequelle
Oppelt, L.; Pose, S.; Grab, T.; Fieback, T. Die Anlage »Reiche Zeche« im sächsischen Freiberg ver-
Projekte: GeoMAP und VODAMIN II sorgt Universitätsgebäude ganzjährig mit Wärme und
Kälte. Dabei werden seit 2015 umfangreich Messwerte
Stillgelegte Bergwerke bieten eine Möglichkeit zur regene- erfasst. Es zeigt sich, dass durch die Kombination von
rativen Energiebereitstellung. Aufgrund ganzjährig nahe- Wärme- und Kältebereitstellung Arbeitszahlen des Ge-
zu konstanter Temperaturen und der großen Gesteinsflä- samtsystems von über 7 möglich sind. Darüber hinaus
chen als wärmeübertragende Flächen ist Grubenwasser wird dargestellt, wie sich die Anteile der Wärme- und Käl-
ideal zum Heizen und Kühlen einsetzbar. An Standorten tebereitstellung über ein Jahr entwickeln. Ein interessan-
an denen auch nach Beendigung des Bergbaus noch ter Aspekt ist dabei auch, dass abhängig davon, ob mehr
Grundwässer gehoben werden müssen z. B. im Ruhr- Wärme oder Kälte benötigt wird, die Entnahmestelle des
gebiet kann das ohnehin nach oben gepumpte Wasser Grubenwassers geändert werden kann. Bei einem über-
noch energetisch genutzt werden und bietet damit ei- wiegenden Kühlbedarf wird das kältere (≈14 °C) Wasser
nen positiven Zusatzeffekt der Ewigkeitsaufgabe. In aus einem Entwässerungsstollen genutzt, bei überwie-
Deutschland wurden bisher vor allem in Sachsen Gruben- gendem Heizbedarf wärmere aufsteigende Tiefenwässer
wassergeothermieanlagen gebaut und in Betrieb genom- (≈20 °C). Aktuelle Forschungsmaßnahmen betreffen auch
men. Nun werden auch im Ruhrgebiet weitere Anlagen die Reduzierung von Ablagerungen (Fouling) und finden in
installiert. den Projekten VODAMIN II und GeoMAP statt.
53. Forschungsthemen und 3.1.1 Geologie und Hydrogeologie
Forschungen zu geologischen und hydrogeologischen
Wissenschaftsbereiche Fragen sind meist von übergeordneter, oft regionaler
Bedeutung. Nur die geologischen Grundlagen über
Energiebereitstellung durch Geothermie ist eine Struktur und geologische Bildungsgeschichte der be-
multidisziplinäre Aufgabe. Dementsprechend sind trachteten Formationen erlauben die richtige Anwen-
auch viele Wissenschaftsbereiche an der Geother- dung und Einordnung von Forschungsergebnissen der
mieforschung beteiligt, von den Geowissenschaften anderen geowissenschaftlichen Teildisziplinen.
über die Ingenieurwissenschaften bis hin zu Politik-
und Sozialwissenschaften. Im Folgenden wird die Da in der Tiefen Geothermie in Deutschland derzeit
klassische Gliederung der Wissenschaftsbereiche, noch vorwiegend hydrothermale Projekte genutzt
wie sie auch meist noch in den Fakultäten der Univer- und geplant werden, sind auch Fragestellungen der
sitäten und Hochschulen zu finden ist, übernommen. Hydrogeologie ein häufiger Forschungsgegenstand.
In Forschung und Entwicklung werden Verfahren zur
Generell wird davon ausgegangen, dass Methoden Bestimmung hydrogeologischer Parameter, z. B. aus
der Oberflächennahen Geothermie schon ausgereif- Pumpversuchen, weiterentwickelt und verglichen mit
ter sind als Methoden der Tiefen Geothermie. Dies Resultaten von Modellierungen und Simulationen,
spiegelt sich auch in der derzeitigen Forschung wider, wobei auch zunehmend Methoden des maschinellen
zur Tiefen Geothermie werden weitaus mehr Projek- Lernens eine Rolle spielen.
te aktuell durchgeführt. Bei der Oberflächennahen
Geothermie geht es zudem oft weniger um techni- Auch in der Oberflächennahen Geothermie spielen
sche Fragestellungen als um die Einbindung der Geo- geologische und hydrogeologische Fragen in der For-
thermie in eine individuelle oder kommunale erneu- schung eine Rolle. Oberflächennahe Geothermie spielt
erbare Wärmeversorgung. sich in einem Tiefenbereich ab, der vielfältig auch an-
derweitig genutzt wird, u. a. zu Trinkwassergewin-
nung. Die gemeinsame nachhaltige Nutzung dieses
3.1 Geowissenschaften Teils des unterirdischen Raums ist ein dauerhaftes
Forschungsgebiet und dieses wird durch geologische
Geothermische Energiebereitstellung beginnt meist und hydrogeologische Fragestellungen dominiert.
mit dem unterirdischen Teil einer Geothermieanlage.
Während oberirdische Teile wie Kraftwerke, Vertei- Im Einzelnen geht es um:
leranlagen etc. sich oft nur wenig von entsprechen-
den Anlagen anderer Energieerzeuger unterscheiden, • Bestimmung von hydraulischen Gesteinsparame-
sind die unterirdischen Anlagenteile immer geother- tern sowie hydrogeologischen Parametern
miespezifisch. Zudem sind diese von der regiona- • Grundwasserschutz
len und lokalen Geologie abhängig, die im Einzelfall • Methoden zur Erstellung von Untergrundmodellen
untersucht werden muss. Hierzu sind Verfahren für geothermische Nutzung
und Vorgehensweisen zu entwickeln. Untertägige
Anlagenteile können nur sehr eingeschränkt stan- 3.1.2 Geophysik
dardisiert werden. Dies unterscheidet Geothermie Geophysik fasst im Kontext der Geowissenschaften
wesentlich von anderen Branchen der Erneuerbaren die Methoden zusammen, die sich durch eine ma-
Energien. thematisch-physikalische Herangehensweise aus-
zeichnen. In der Regel wird gemessen, ausgewertet
Eine Folge hiervon ist, dass auch bei der aktuellen und modelliert. In der Alltagspraxis anzuwendende
Geothermieforschung geowissenschaftliche Themen Verfahren sind durch Forschungsanstrengungen zu
aus den verschiedenen Teilgebieten der Geowissen- erarbeiten und bereitzustellen.
schaften dominieren.
Ein zentrales Thema der Tiefen Geothermie ist die
durch Forschung ständig zu verbessernde Explora-
tion. In den Niederenthalpieregionen Deutschlands
w 6stehen die Verfahren der 3D-Seismik und der geo- • Bestimmung von geothermischen, petrophysikali-
physikalischen Bohrlochmessungen im Vordergrund, schen und hydraulischen Gesteinsparametern
wenngleich auch andere Verfahren wie Gravimetrie, • Bestimmung der Wärmestromdichte und Berech-
Magnetik, Elektromagnetik insbesondere in For- nung der Temperatur-Tiefen-Verteilung
schungsvorhaben versuchsweise Anwendung fin- • Ermittlung des lokalen Spannungsfeldes
den. Obgleich alle diese Verfahren durch jahrzehn- • Bestimmung von geothermisch prospektiven Ge-
telange Forschung und Entwicklung, besonders zur bieten aufgrund geowissenschaftlicher Parameter
Kohlenwasserstoff-Exploration, einen sehr hohen • Charakterisierung und Ermittlung des geothermi-
Perfektionsgrad erreicht haben, zeigen ergänzen- schen Potenzials (Ressourcen und Reserven) für
de Forschungsanstrengungen gute Erfolge bei der hydrogeothermale und petrothermale (Enhanced
Anpassung an spezifische Fragstellungen der Geo- Geothermal Systems -EGS) Nutzung
thermie. In Forschungsvorhaben werden nicht nur • Quantitative Ressourcen-Abschätzung
geophysikalische Messmethoden weiter verbessert • Weiterentwicklung insbesondere der geophysika-
und angepasst, sondern auch deren Auswertung lischen Methoden zur Exploration geothermischer
oder Interpretation. Hier spielen beispielsweise in der Ressourcen
3D-Seismik auch mathematisch aufwändige Ansät- • Methoden zur Abschätzung der hydraulischen Per-
ze, z. B. bei der Erarbeitung geeigneter Attribute mit meabilität
Hilfe maschinellen Lernens, in der Forschung eine • Überwachung und Vorhersage der geowissen-
zentrale Rolle. schaftlichen Parameter (Untergrund-Monitoring)
• Beherrschen der induzierten Seismizität bei der
Neben der Exploration steht bei Projekten der Geophy- Herstellung eines EGS-Systems
sik derzeit auch oft die Seismologie, also eine mögliche
Reaktion des Gebirges in Form induzierter Seismizi- 3.1.3 Geochemie
tät, im Vordergrund. Während aus der Erdbebenkunde Bei der geochemischen Forschung geht es vorrangig
Auftreten und Wirkung großer Erdbeben gut erforscht um die Chemie des Thermalwassers und der darin
sind, gilt dies nicht für die hier betrachteten kleinsten gelösten Feststoffe und Gase. Da dieses nicht nur das
quellnahen Ereignisse an oder unter der Fühlbarkeits- Gebirge, sondern auch übertägige technische Einrich-
grenze. Wegen der Bedeutung für die Akzeptanz wird tungen durchströmt, kommt es in beiden Bereichen
auf diesem Gebiet besonders intensiv und in mehreren zu Wechselwirkungen mit dem umgebenden Material,
nationalen und internationalen Projekten geforscht. also beispielsweise Gestein-Thermalwasser-Wech-
Wichtig ist die Umsetzung der Forschungsergebnisse selwirkungen, die im Detail zu erforschen sind. Wegen
in einem seismologisch kontrollierten Betrieb der An- der im Nutzungszyklus auftretenden Änderungen von
lage, wobei zunehmend Ampelsysteme mit prognos- Druck und Temperatur kommt es sowohl zu Ausfäl-
tischen Elementen eine Rolle spielen. lungen (Scales) als auch zur Lösung von Feststoffen
und Gasen. Die Interaktion mit technischen Materia-
Auch im Bereich der Oberflächennahen Geothermie lien wird oft als Korrosion beschrieben.
bewähren sich durch geophysikalische Forschung
erarbeitete Methoden bei der Erkundung und Kar- Zur Geochemieforschung gehört auch die Beschäfti-
tierung von Untergrundeigenschaften wie Wärme- gung mit Isotopen von Feststoffen, Flüssigkeiten und
leitfähigkeit, Grundwasserstände und Grundwas- Gasen. Diese können vielfache Informationen liefern,
sermobilität. Sie finden Eingang in kartographische beispielsweise zu Herkunft oder Alter des Materials.
Darstellungen der Potenziale und helfen dem Planer Erkenntnisse können dann auch technisch umge-
in Einzelfall. setzt werden, z. B. durch den Einsatz von Inhibitoren
zur Minderung von Scaling und Korrosion.
Miniaturisierte geophysikalische Bohrlochsonden zur
Kontrolle der Ringraumverfüllung werden zum Ein- Geochemie und die Analyse der im Thermalwas-
satz in Erdwärmesondenrohren entwickelt. ser gelösten Stoffe sind auch die Grundlage für eine
mögliche wirtschaftliche Extraktion dieser Stoffe. Im
Im Einzelnen werden in Forschungsprojekten erar- Zentrum der Forschung steht aktuell die Lithiumex-
beitet: traktion, da ein stark steigender Bedarf an Lithium
7zur Herstellung von Akkus insbesondere für die Elek- die Erschließung geothermischer Potenziale geeig-
tromobilität prognostiziert wird. net sind
• Weiterentwicklung von konventionellen Techniken,
Im Einzelnen geht es bei der derzeitigen Geothermie- besonders für Hartgestein (EGS)
forschung um Themen wie: • Entwicklung von Werkzeugen für Hochtempera-
turanwendung einschließlich Bohrlochmessungen
• Scaling und Korrosion • Verbesserungen zur Bohrlochstabilität und Bohr-
• Einsatz von Inhibitoren lochausbau
• Erprobung neuer Materialien • Weiterentwicklung von numerischen gekoppelten
• Extraktion von Wertstoffen thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemischen
(THMC) Simulationsmodellen
• Voraussage der thermischen Leistung und optima-
3.2 Bohrtechnik, Stimulation und le Energiegewinnung eines geothermischen Sys-
Reservoirengineering tems im Betrieb
• Konzepte für die Überwachung des laufenden Sys-
Bohrungen sind mit Abstand der kostenintensivste tems (Monitoring)
Teil einer Geothermieanlage. Dies gilt sowohl für die
Oberflächennahe als auch erst recht für die Tiefe
Geothermie. Die Bohrungen realisieren den Zugang 3.3 Ingenieurwissenschaften und
zu der im Gestein und in den unterirdischen Fluiden Kraftwerkstechnik
gespeicherten Energie und ermöglichen die Erschlie-
ßung und Bereitstellung dieser Energie. Die Boh- Bei der Forschung in diesen Wissenschaftsbereichen
rungen bilden zusammen mit dem sie umgebenden geht es oft um die unterschiedlichsten Details, z. B.
Reservoir als Einheit das Herzstück einer Geother- bei der Materialwahl für verschiedene Anlagenteile
mieanlage. oder Arbeitsmittel. Es geht aber auch um konzepti-
onelle Ansätze, beispielsweise bei der Integration in
Forschung und Entwicklung kann dazu beitragen, die- Energieversorgungssysteme mit höheren Ansprü-
se Einheit technisch und wirtschaftlich zu optimieren. chen an die Flexibilität, z. B. durch die Einbeziehung
Hierzu sind Elemente zu erforschen, die sich teilwei- unterirdischer Speicher. Wärmegeführte KWK-Kraft-
se auf das Bohren selbst beziehen, teilweise mehr werke stellen besondere Ansprüche an die Regel-
auf das Reservoir und die Möglichkeit, dieses durch technik, was in Forschungsvorhaben vorbereitet
die Bohrungen zu erschließen. Im Zentrum steht oft wird, bevor es praktisch umgesetzt werden kann.
die natürliche oder technisch verbesserte Anbindung
der Bohrungen an wasserwegsame Zonen wie geo- Tauchpumpen sind trotz intensiver Entwicklungs-
logische Störungen oder Verkarstungszonen. Inter- tätigkeit immer noch ein kritischer Anlagenteil mit
essant sind auch die laufenden Forschungsarbeiten zu kurzen Standzeiten, unabhängig davon, ob man
zur Steuerungsmöglichkeit der Bohrung in einer a pri- an elektrische Tauchkreiselpumpen oder Gestänge-
ori noch nicht ausreichend bekannten Umgebung, die pumpen denkt.
erst durch die Bohrung selbst näher erforscht wird.
Zu wenig erforscht und damit Thema laufender Pro- Wärmepumpen und Wärmetransformatoren sind an
jekte ist auch das lokale tensorielle Spannungsfeld, unterschiedliche Temperaturdargebote und Energie-
das jedwede Aktivität in der Tiefe beeinflusst. bedarfsmengen anzupassen.
Die Entwicklung der Langzeitsimulation geothermi- • Weiterentwicklung und Optimierung von Materiali-
scher Energieextraktion durch gekoppelte Systeme en und Anlagen (bis 400 m)
ist ein andauernder Forschungsgegenstand. For- • Entwicklung von Speichertechniken (bis ca. 1.000 m)
schungsprojekte in diesem Themenfeld sind beson- • Optimierung geothermischer Kraftwerke (ORC,
ders vielseitig, Schwerpunkte sind: Kalina)
• Optimierung geothermischer Wärme- und Kälte-
• Untersuchungen zu neuen Bohrtechniken, die für netze
w 8• Optimierung geothermischer Untergrundspeicher 3.6 Sozialwissenschaft / Politik-
• Sektorenkopplung wissenschaft
• Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Wärmepum-
pen Forschungsprojekte aus dem Themenbereich der
• Überwachung und Vorhersage der Betriebspara- Sozial- und Politikwissenschaften befassen sich
meter (Übertage-Monitoring) zurzeit vorrangig mit Fragen der Akzeptanz geo-
• Scaling und Korrosion in übertägigen Anlagenteilen thermischer Projekte. Da dieses Thema vielfältig
• Erprobung neuer Materialien ideologisch aufgeladen ist, kommt seriöser sozial-
• Verbesserung der Pumpentechnik psychologischer Forschung eine besondere Bedeu-
• Gewinnung geothermischer Beiprodukte (CO2, tung zu. Insbesondere gilt dies, wenn Geothermie in
Lithium, …) eine gewisse technische Nähe zu Angstbegriffen wie
• Automatisierung und Digitalisierung ›Erdbeben‹ oder ›Fracking‹ kommt.
• Konzepte zur sozio-ökonomischen und ökologi-
3.4 Wirtschaftswissenschaften schen Bewertung von geothermischen Anlagen.
(Energiewirtschaft)
Geothermienutzung ist, auch im Vergleich mit an-
deren Erneuerbaren Energien, noch verhältnismäßig
teuer. Dies unterstreicht, warum es bedeutend ist,
dass sich die Wirtschaftswissenschaften maßgeb-
lich an der Geothermieforschung beteiligen. Zentral
sind hier nichttechnische Kostensenkungspotenziale,
aber auch neuere Konzepte wie beispielsweise ›con-
tracting‹ im Wärmemarkt oder generell Möglichkei-
ten der ›Bürgerbeteiligung‹ .
• Daten- und Informationssysteme zur Planung und
Betrieb geothermische Anlagen
• Anbindung an Energienetze
3.5 Umweltwissenschaften
Auch im Vergleich mit anderen erneuerbaren Mög-
lichkeiten der Energiebereitstellung hat Geothermie
sehr geringe Auswirkungen auf die Umwelt bezogen
auf den Lebenszyklus einer Geothermieanlage. Den-
noch sind die Umweltwissenschaften ein relevanter
Wissenschaftsbereich der Geothermieforschung. Ein
wesentliches derzeitiges Thema ist der Einfluss von
Heizen und Kühlen mit Oberflächennaher Geothermie
auf urbane Grundwassertemperaturen.
• Minimierung der Umwelteinflüsse geothermischer
Anlagen
• Beherrschen der induzierten Seismizität im Betrieb
• Grundwasserschutz
9PROJEKTBEISPIEL 2
Außergewöhnliche Gebirgsdurchlässigkeit im
süddeutschen Molassebecken - Der Einfluss ad-
vektiver Grundwasserströmung auf Wärmefluss
und Temperaturfeld im konduktiven Play Type
Vorlandbecken
Schintgen, T., Moeck, I.
Projekt PlayType
Im süddeutschen Molassebecken erfolgt die Grundwas- und unmittelbar westlich des Landshut-Neuöttinger
serneubildung im geothermisch genutzten Oberjura- Hochs eine Molasse-Schichtenfolge mit vermehrt sandi-
Karbonataquifer im westlichen, baden-württember- ger Ausprägung ab, welche die Bildung von Öl- und Gas-
gischen Teil generell über die in die Karbonatplattform feldern begünstigten.
eingeschnittene Donau. Die Durchsickerung der Tertiä-
ren Molassesedimente ist gering wie pleistozäne Wässer Die Überlagerung von hochdurchlässigem Karbonatge-
in tieferen Bereichen des Molassebeckens zeigen. stein und vergleichsweise durchlässigen tertiären und
quartären Deckschichten führen über lange geologische
Im östlichen, bayerischen Teil des Molassebeckens öst- Zeitskalen (mehr als 10.000 Jahre) zu einem hohen Durch-
lich von München zeigt sich ein anderes Bild. Über den satz von kaltem Oberflächenwasser und so zu einer ther-
Abfluss zwischen Neustadt und Regensburg ist der misch wirkungsvollen Durchsickerung der Molasse. Die
Druckspiegel des Karbonatkarstaquifers direkt an die thermisch-hydraulische Modellierung zeigt aber auch klar,
Donau gekoppelt. Die durch Bohrlochtemperaturmess- dass die Kälteanomalie nicht durch eine durchschnitt-
daten geostatistisch bestimmte Kälteanomalie deutet lich kältere Jahrestemperatur, Permafrost, oder Vorland-
auf einen großflächig erniedrigten Temperaturgradien- gletscher während der letzten Eiszeit hervorgerufen wird.
ten hin. Sehr hohe Gebirgsdurchlässigkeiten durch Ver- Permafrost schützt sogar durch eine geringere Permeabi-
karstung sind aus dem Karbonataquifer bekannt. Außer- lität des oberflächennahen Bereichs den tiefen Untergrund
dem lagerte sich im Tertiär in der Wasserburger Senke vor Auskühlung.
w 104. Forschungseinrichtungen Nutzung für die geothermische Energie und ihrer Erfor-
schung zur Verfügung stehen.
Die folgende Aufstellung soll einen Überblick über Eigene Projekte: Die Einrichtung ist Hauptantragsteller,
die Akteure in der deutschen Geothermieforschung bzw. stellt die Projektleitung.
geben. Es wurden die Universitätsinstitute, außer- Beteiligung an Projekten: Mitantragstellung, Beteiligung
universitären Forschungseinrichtungen und Firmen an Forschungsverbünden, Bearbeitung von Teilaspekten.
aufgenommen, die wesentliche Forschungsbeiträge Die Aufzählung der Projekte erhebt keinen Anspruch auf
zur Einführung und Umsetzung der Geothermischen Vollständigkeit, sondern soll nur die wichtigsten Projekte
Energie in Deutschland liefern oder geliefert haben. benennen.
Voraussetzung war, dass die Institutionen einen an- Veröffentlichungen (2019): Angaben laut Publikations-
dauernden Schwerpunkt in der Geothermieforschung listen im Internet; 2019 wurde ausgewählt, da die Listen,
haben und Beiträge zu mehreren Forschungsgebie- falls vorhanden, vollständig und zum Erhebungszeit-
ten, also nicht nur für ein spezielles, liefern. punkt abgeschlossen sein sollten.
Im Wesentlichen konzentrieren wir uns auf laufen-
de Forschungsaktivitäten. Abgeschlossene Projekte 4.1 Außeruniversitäre
wurden nur dann aufgenommen, wenn sie noch Forschungseinrichtungen
heute für die Umsetzung der Geothermischen Ener-
gie erkennbar von herausragender Bedeutung sind; Die großen außeruniversitären Forschungsein-
dazu gehören insbesondere die Errichtung von geo richtungen von überregionaler Bedeutung sind in
thermischen Anlagen als Leitprojekte für die ent- Deutschland in vier Gesellschaften organisiert:
sprechende Technik oder für die geothermische die Max-Plank-Gesellschaft (MPG) im Bereich der
Region. Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere Grundlagenforschung, die Helmholtz-Gemeinschaft
Institutionen, die sich gelegentlich an geothermi- (HGF) für Großforschungseinrichtungen, die Fraun-
schen Forschungsprojekten beteiligen, ohne dass hofer-Gesellschaft (FhG) für angewandte Forschung
die Geothermie eine besondere Rolle in ihrem For- und die Leibniz-Gemeinschaft (WGL) als Zusammen-
schungsportfolio spielt; sie werden deshalb in die- schluss von selbständigen Institutionen. Sie werden
sem Kapitel nicht ausführlich erwähnt. gemeinsam vom Bund und Ländern gefördert. Das
jährliche Gesamtbudget jeder dieser vier Gesellschaf-
Um eine gewisse Vergleichbarkeit zu erzielen, wurde ten liegt zwischen 1,9 und 4,8 Mrd. €, die Mitarbei-
ein einheitliches Schema verwendet; dabei beziehen terzahl zwischen 20.000 und 40.000. Die Einrichtun-
sich die Zahlen für das Personal und Veröffentlichun- gen haben in der Regel gegenüber den Universitäten
gen nur auf die Geothermie: eine sehr viel bessere Grundausstattung. Sie haben
keine Verpflichtung zur Lehre, aber alle Einrichtungen
O. E.: Organisationseinheit der jeweiligen Einrichtung, suchen die Anbindung an die Universtäten, z. B. durch
z. B. Abteilung, Sektion, Fachbereich, Institut, Arbeits- gemeinsame Berufungen des leitenden Personals. In
gruppe etc. den drei letztgenannten Gesellschaften, HGF, FhG
Aktiv in der Geothermie seit: Dies dient als Hinweis auf und WGL, gibt es Forschungseinrichtungen, die maß-
die Erfahrungen der Arbeitsgruppe geblich die Forschung zur geothermischen Energie in
Leiter(in): Deutschland geprägt haben und prägen.
MitarbeiterInnen: ca., davon fest: Die Zahlen können
schwanken, sie sollen aber auch das Verhältnis zwischen 4.1.1 Helmholtz-Gemeinschaft
der Grundfinanzierung (»fest«) und den Drittmitteln ver- Die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungs-
deutlichen. Bei den Universitäten wurde angenommen, zentren (HGF) ist die größte deutsche Organisation
dass die Wissenschaftlichen MitarbeiterInnen festan- zur Förderung und Finanzierung der Forschung und
gestellt sind und die DoktorandInnen über Drittmittel hat 19 Großforschungseinrichtungen als Mitglieder.
finanziert werden. Die Grundausstattung wird zu 90 % durch den Bund
Schwerpunkte: Forschungsschwerpunkte der For- und zu 10 % von den Ländern finanziert.
schungseinrichtung. Die Zusammenarbeit der Helmholtz-Zentren erfolgt
Produkte: Anlagen oder Systeme die zur dauerhaften in sechs Forschungsbereichen und wird durch die
11Programmorientierte Förderung strukturiert, der Karlsruhe (TU) mit dem Forschungszentrum Karlsruhe
forschungspolitische Vorgaben von Bund und Län- (gegründet als Kernforschungszentrum Karlsruhe
dern zu Grunde liegen. Einer der sechs Forschungs- GmbH (KfK)) und versteht sich als »die Forschungsuni-
bereiche ist die Energieforschung, wobei unter ande- versität in der Helmholtz-Gemeinschaft«.
rem Renewable Energies und Storage and Cross-Linked
Infrastructures explizit genannt werden. Die drei For- Die Geothermieforschung des KIT ist ab 2021 inner-
schungszentren, die innerhalb des Programmbe- halb der Helmholtz-Gemeinschaft in das Programm
reichs Energie in der geothermischen Forschung in- »Materialien und Technologien für die Energiewende«
volviert sind, werden im Folgenden aufgeführt. eingebunden.
O. E.: Institut für Angewandte Geowissenschaften - Abt.
) Helmholtz-Zentrum Potsdam – DeutschesGeo- Geothermie und Reservoir-Technologie
ForschungsZentrum (GFZ), Potsdam Aktiv in der Geothermie seit: 2010
Das GFZ ist das nationale Forschungszentrum für Leiter(in): Prof. Dr. Thomas Kohl
Geowissenschaften in Deutschland. Es wurde 1992 MitarbeiterInnen: ca. 15, davon fest 8
gegründet und versteht sich als Nachfolgeinstitut von Schwerpunkte: THMC-Modellierungen, induzierte Seis-
Forschungsinstituten auf dem Telegrafenberg in Pots- mizität; Reservoir-Technologie
dam, insbesondere des Zentralinstituts für Physik der Eigene Projekte: geplant: Hochtemperatur-Wärmespei-
Erde (ZIPE) der DDR. cher (DeepStor), Untertagelabor (GeoLaB)
Die Forschung zur geothermischen Energie ist im De- Beteiligung an Projekten: UNLIMITED, GECKO, INSIDE,
partment ›Geosysteme‹ angesiedelt, das sich mit der GERDI, EIKE, DEEPEN, DEEPEGS, GEMex
Dynamik von Geosystemen in der tiefen Erde, an der Veröffentlichungen (2019): 6
Erdoberfläche und der Nutzung des Untergrunds be- Internetadresse: KIT - AGW: Geothermie o
fasst. Dazu werden geologische, geophysikalische und
geochemische Methoden sowie Laborexperimente O. E.: Institut für Angewandte Geowissenschaften - Abt.
und Prozesssimulationen genutzt. Ingenieurgeologie
Aktiv in der Geothermie seit: 2006
O. E.: Sektion 4.8 ›Geoenergie‹ Leiter(in): Prof. Dr. Philipp Blum
Aktiv in der Geothermie seit: 1992 MitarbeiterInnen: ca. 12, davon fest 3
Leiter(in): PD Dr. Simona Regenspurg (ad interim) Schwerpunkte: Oberflächennahe Geothermie, Kluft- und
MitarbeiterInnen: ca. 50, davon fest 36 Karstsysteme, Aquiferspeicher
Schwerpunkte: Geowissenschaften, Stimulation, Pro- Beteiligung an Projekten: QEWSplus, DBU- und DFG-
zess- und Anlagentechnologien Projekte
Produkte: Tiefenlabor Groß-Schönebeck Veröffentlichungen (2019): 9
Eigene Projekte: u. a. ATES Berlin, IMAGE, SURE, DE- Internetadresse: KIT - Ingenieurgeologie o
STRESS; GEMex, Geothermie in Indonesien, DEEPEGS,
Destress, MEET, Reflect Zusätzlich sind im Institut für Angewandte Geowis-
Beteiligung an Projekten: SENSE, GeoFern-Berlin, SigN, senschaften die Abteilungen Technische Petrophysik
ATES-IQ (Prof. Dr. Frank Schilling) mit dem Landeforschungs-
Veröffentlichungen (2019): ca. 35 Journalartikel, darüber zentrum Geothermie (s. u.) sowie Geochemie und La-
hinaus eine Vielzahl weiterer Publikationen gerstättenkunde (Prof. Dr. Jochen Kolb) mit geother-
Internetadresse: Überblick (gfz-potsdam.de) o mischen Fragestellungen beschäftigt.
O. E.: Institut für Thermische Verfahrenstechnik und
) Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sicherheit – AG Energie- und Verfahrenstechnik
Karlsruhe Aktiv in der Geothermie seit: 2016
Das KIT ist eine Technische Universität des Landes Leiter(in): Dr. Dietmar Kuhn
Baden-Württemberg und nationales Forschungs- MitarbeiterInnen: ca. 5
zentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Es ent- Schwerpunkte: Kraftwerksprozesse, physikalische
stand 2009 als Zusammenschluss der Universität Eigenschaften von Thermalwässern
w 12Eigene Projekte: MoNiKa (Modularer Niedertemperatur- (Vorlaufforschung). Die übrigen etwa 70 % der Auf-
kreislauf Karlsruhe) wendungen muss sie durch eigene Erträge decken,
Beteiligung an Projekten: PETher (Physikalische Eigen- wobei dies sowohl Aufträge aus der Industrie als auch
schaften von Thermalwasser) öffentlich finanzierte Forschungsprojekte (Bund, Län-
Veröffentlichungen (2019): - der, EU) einschließt.
Internetadresse: KIT - ITES - Arbeitsgruppen - Energie-
und Verfahrenstechnik (EVT) o ) Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastruk-
turen und Geothermie (IEG), Bochum
) Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Die IEG forscht an sieben Standorten auf den Gebie-
Leipzig ten integrierter Energieinfrastrukturen, Geothermie
Das UFZ ist sowohl in der Grundlagenforschung als und Sektorenkopplung für eine erfolgreiche Energie-
auch angewandten Forschung tätig und wurde 1991 wende. Sie wurde am 1. Januar 2020 gegründet und
gegründet. Es ist eines der weltweit führenden For- übernahm das Internationale Geothermiezentrum
schungszentren im Bereich der Umweltforschung. Bochum (GZB) als ein Kernbaustein mit den Stand-
Es zeigt Wege für einen nachhaltigen Umgang mit orten Bochum und Aachen/Weisweiler. Die Koopera-
den natürlichen Lebensgrundlagen zum Wohle von tion mit der Ruhr-Universität Bochum und der Hoch-
Mensch und Umwelt auf. Die Forschungsstruktur schule Bochum besteht fort. Die Einrichtung befindet
des UFZ umfasst 6 Themenbereiche, die jeweils in sich noch im Aufbau, deshalb wurden i. W. die Daten
Departments untergegliedert sind. Die Arbeits- des GZB übernommen.
gruppe Geothermische Systemanalyse gehört zum
Department Umweltinformatik im Themenbereich O. E.: Internationales Geothermiezentrum Bochum (GZB)
Smarte Modelle / Monitoring. Aktiv in der Geothermie seit: 2004
Leiter(in): Prof. Dr. Rolf Bracke
O. E.: Department ›Umweltinformatik‹ mit Work Group MitarbeiterInnen: ca. 40, davon fest 22
›Geothermal System Analysis‹ Schwerpunkte: Georessourcen, Geotechnologien, Spei-
Aktiv in der Geothermie seit: 2007 cher, Integrierte Energieinfrastrukturen
Leiter(in): Prof. Dr. Olav Kolditz Produkte: Bohranlage
(Junior-Prof. Dr. Haibing Shao) Eigene Projekte: CAGE, Drilling-Simulator, Grubenwär-
MitarbeiterInnen: 7, davon fest 4 mespeicher
Schwerpunkte: Numerische THM-Modellierungen Beteiligung an Projekten: DEEP, DGE-Rollout, PlayType,
Eigene Projekte: OpenGeoSys (eigenes Software-Paket) drill-BOGS, ZoDrEx, HEATSTORE, ROSIG, Geco, Kabel
Beteiligung an Projekten: ANGUS+, Zusammenarbeit ZERO, GeoSmart
mit KIT und GFZ, , EG2050: EASyQuart, GEMex Veröffentlichungen (2019): nicht angegeben
Veröffentlichungen (2019): 7 Journalartikel Internetadresse: Geschäftsfelder - Fraunhofer IEG o
Internetadresse: Umweltinformatik - Helmholtz-Zentrum
für Umweltforschung UFZ o ) Fraunhofer-Einrichtung für Solare Energie-
systeme (ISE), Freiburg
4.1.2 Fraunhofer-Gesellschaft Das Institut wurde 1981 gegründet. Es war das erste
Die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der an- außeruniversitäre Solarforschungsinstitut in Europa
gewandten Forschung (FhG) ist die größte deutsche und ist noch heute das größte Solarforschungsinsti-
Organisation für angewandte Forschungs- und Ent- tut Europas. Zu den Geschäftsfeldern des ISE gehört
wicklungsdienstleistungen. Zweck ist die anwen- auch der Bereich Energieeffiziente Gebäude mit dem
dungsorientierte Forschung zum unmittelbaren Nut- Thema Wärmepumpen im Energiesystem. Deshalb
zen für Unternehmen und zum Vorteil der Gesellschaft beteiligt sich das ISE gelegentlich an geothermischen
durchzuführen. Rund 30 % ihrer Aufwendungen erhält Projekten.
die Gesellschaft von Bund (90 %) und Ländern (10 %)
als institutionelle Förderung. Dieser Anteil soll der Beteiligung an Projekten: QEWSplus
Fraunhofer-Gesellschaft die Möglichkeit eröffnen, Internetadresse: Wärmepumpen – Schlüsseltechnologie
Problemlösungen vorzubereiten, die in fünf oder zehn für die Energiewende - Fraunhofer ISE o
Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden
134.1.3 Leibniz-Gemeinschaft 4.1.4 Sonstige
Die Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm
Leibniz ist ein Zusammenschluss selbständiger außer- ) Europäisches Institut für Energieforschung
universitärer Forschungsinstitute unterschiedlicher (EIFER), Karlsruhe
Fachrichtungen. Die Förderung erfolgt je zur Hälfte EIFER ist ein gemeinsames Institut von Karlsruher
durch den Bund und die Länder. Institut für Technologie (KIT) und Électricité de
France (EDF), das 2002 als European Economic Interest
) Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG), Grouping gegründet wurde mit dem Ziel gemeinsame
Hannover Projekte zur angewandten und industriellen
Das LIAG ist eine eigenständige und unabhängige Forschung durchzuführen. Es ist eine Tochter-
Forschungseinrichtung. Das LIAG wurde 1999 neu gesellschaft des KIT, eines Mitglieds der Helm-
gegründet und ging aus der Abteilung Geowissen- holtz-Gemeinschaft. EIFER liefert innovative und
schaftliche Gemeinschaftsaufgaben des Nieder- forschungsbasierte Lösungen im Bereich der Ener-
sächsischen Landesamtes für Bodenforschung gieversorgung für ein nachhaltiges Wachstum von
(NLfB-GGA) hervor, die 1948 eingerichtet worden Städten, Kommunen und Industrie. Eifer hat 4 The-
war. Zusammen mit der Bundesanstalt für Geowis- menschwerpunkte und 4 Laboratorien. Im Geo-
senschaften (BGR) und dem Landesamt für Bergbau, science Lab stehen Untersuchungen für die lokale
Energie und Geologie (LBEG) bildet sie das GeoZent- Produktion und Verteilung von Wärme und Strom im
rum Hannover. Aufgrund einer Evaluierung ist es Ende Vordergrund.
2019 aus der Leibniz-Gemeinschaft ausgeschieden
und wird als Landes-Forschungsinstitut, finanziert O.E.: Geoscience Lab
durch das Land Niedersachsen, weitergeführt mit Aktiv in der Geothermie seit: nach 2002
dem Ziel, wieder in die Leibniz-Gemeinschaft aufge- Leiter(in): Dr. Roman Zorn
nommen zu werden. MitarbeiterInnen: nicht angegeben
Schwerpunkte: Geothermische Energie, Untergrundspei-
O. E.: Sektion S4 ›Geothermik und Informationssysteme‹ cherung, Erdwärmesonden
Aktiv in der Geothermie seit: 1969 Beteiligung an Projekten: QEWSplus, GeoMo, GERDI
Leiter(in): Prof. Dr. Inga Moeck Veröffentlichungen (2019): 3 Journalartikel
MitarbeiterInnen: ca. 22, davon fest 8 Internetadresse: Research – eifer (kit.edu) o
Schwerpunkte: Quantitative Ressourcen-Abschätzung,
Fündigkeitsrisiko, geophysikalische Exploration, Geother- ) Steinbeis Forschungsinstitut für solare und
mische Systemanalyse zukunftsfähige thermische Energiesysteme
Produkte: GeotIS (Solites), Stuttgart
Eigene Projekte: Europa-Atlanten, 3D-Explorationen Solites wurde 2005 von ehemaligen Mitarbeitern
(München, Schneeberg), PlayType des Instituts für Thermodynamik und Wärmetech-
Beteiligung an Projekten: HDR Soultz, Demonstrations- nik der Universität Stuttgart gegründet und arbeitet
projekte Unterhaching, GRAME, GeoMaRe, ZoKrateS, auf allen Gebieten der solaren und zukunftsfähigen
mesoTherm thermischen Energiesysteme, die deutlich zur CO2-
Veröffentlichungen (2019): ca. 60, davon 5 Journal- Emissionsreduktion beitragen. Als Forschungsinstitut
artikel im Steinbeis-Verbund (mit über 1.000 Unternehmen)
Internetadresse: S4: Leibniz-Institut für Angewandte liegt der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten auf in-
Geophysik - LIAG (leibniz-liag.de) o novativen und neuen Technologien, für die noch kein
Stand der Technik existiert oder wo dieser an neue
Problemstellungen angepasst werden muss.
O.E.: Oberflächennahe Geothermie
Aktiv in der Geothermie seit: 2009
Leiter: Dipl.-Ing. Dirk Mangold
MitarbeiterInnen: 2
w 14Schwerpunkte: großmaßstäbliche Experimente, Beteiligung an Projekten: HDR Soultz, SEIGER, UG2: H2-
Simulation ReacT 2, GeoERA
Produkte: Realmaßstabsversuchsgelände Veröffentlichungen (2019): 1
Beteiligung an Projekten: QEWSplus, Validate Frost Internetadresse: BGR - Geothermie (bund.de) o
Veröffentlichungen: 6 (?)
Internetadresse: Home - Solites o ) Bundesanstalt für Materialforschung und
-prüfung (BAM), Berlin
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prü-
4.2 Bundesbehörden mit fung (BAM) ist eine Bundesoberbehörde (nicht rechts-
Forschungsaufgaben fähige Anstalt des öffentlichen Rechts) und Einrich-
tung der Ressortforschung; ihre Aufsichtsbehörde ist
Bundesbehörden sind meist nicht rechtsfähige Be- das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
hörden, die einem bestimmten Ressort der Bundes- (BMWi). Sie wurde 1871 als preußische Mechanisch-
regierung zugeordnet sind. Die Grundfinanzierung er- Technische Versuchsanstalt gegründet. Im Rahmen
folgt zu 100 % aus dem Bundeshaushalt. Die Arbeiten von Weiterentwicklungen von Materialien und Mess-
von Forschungsgruppen innerhalb dieser Behörden verfahren beteiligt sich die BAM gelegentlich an geo-
werden der sogenannten Ressortforschung zugeord- thermischen Forschungsprojekten.
net. Ressortforschung bildet eine Brücke zwischen
Wissenschaft, Gesellschaft und Politik. Eine wesentli- Beteiligung an Projekten: SENSE
che Aufgabe ist die wissenschaftliche Politikberatung
der Ministerien sowie das Erbringen von wichtigen ) Umweltbundesamt (UBA),
forschungsbasierten Dienstleistungen. Seit 2005 sind Dessau-Roßlau
mehr als 40 Bundeseinrichtungen mit Forschungs- Das Umweltbundesamt (UBA) ist eine Bundesober-
aufgaben in einer Arbeitsgemeinschaft der Ressort- behörde im Geschäftsbereich des Bundesministeri-
forschungseinrichtungen zusammengeschlossen. ums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit
(BMU). Im Jahr 1974 in Berlin errichtet, hat das UBA
) Bundesanstalt für Geowissenschaften und seit 2005 seinen Sitz in Dessau. Das UBA koordiniert
Rohstoffe (BGR), Hannover als wissenschaftliche Fachbehörde die Umweltfor-
Die BGR ist eine technisch-wissenschaftliche Ober- schung des Bundes. Forschungsprojekte werden in
behörde im Geschäftsbereich des Bundesministe- der Regel als Aufträge im Rahmen von öffentlichen
riums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Sie ist die Ausschreibungen vergeben. Beiträge zur Geother-
zentrale Forschungs- und Beratungseinrichtung mie werden vorwiegend in den Abteilungen Klima und
der Bundesregierung auf dem Gebiet der Geowissen- Energie sowie Wasser und Boden bearbeitet.
schaften und Rohstoffe. Ihre Geschichte geht auf die
1873 gegründete Königlich Preußische Geologische Bisher durchgeführte Projekte zur Geothermie umfas-
Landesanstalt. zurück Nach dem 2. Weltkrieg wird sen u. a. Ökobilanzen, Effizienz, Klimaschutz, Energie-
sie als Amt für Bodenforschung und 1958 als Bun- wirtschaft oder Umwelteffekte.
desanstalt für Bodenforschung (BfB) in Hannover
neu errichtet und 1975 in BGR umbenannt
O. E.: Arbeitsgruppe im Fachbereich 3.1
»Nutzungspotenziale des geologischen Untergrundes«
Aktiv in der Geothermie seit: 1954
Leiter(in): Dr. Thorsten Tischner
MitarbeiterInnen: fest 5
Schwerpunkte: Stimulationstechnik, induzierte Seismizi-
tät, internationale Beratung
Produkte: GeneSys, Geothermiebohrung Horstberg
Eigene Projekte: MAGS, Geotherm (Ostafrika)
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