Geothermie: Wie die Wärme aus der Erde kommt

Mit zwei Bohrgeräten ist die Firma Geowell vor Ort. Sie führt bereits seit mehreren Wochen Geothermiebohrungen auf der Fläche aus. Die Bohrgeräte sind in diesem Fall Raupenfahrzeuge, die das Gestänge, die Bohrvorrichtung und den Kompressor vereinen. Jeweils ein Bohrführer arbeitet mit einem Gehilfen. Ich lerne den Bohrführer Heiko Krause kennen, der gerade mit einem Kollegen an einer Bohrung arbeitet.

Früher am Morgen hatten sie schon in 40 Meter Tiefe eine kritische Stelle zu überwinden, jetzt bei rund 80 Metern läuft alles wie geschmiert. Zeit für Erklärungen ist kaum. Der Bohrführer bedient die Maschine, sein Gehilfe nimmt mit einer magnetischen Hebehilfe jeweils eine neue Bohrstange aus dem Vorratsbehälter und setzt sie in die Halterung. Verschraubt wird maschinell. Die dicken Haltebacken halten die drei Meter langen Rohre fest, die jeweils oben und unten ein Gewinde haben. Per Knopfdruck vom Bohrführer dreht sich das Gestänge, die Rohre werden verschraubt. Dann wird weiter gebohrt. Die Maschine treibt den Bohrkopf Meter für Meter in die Erde.

In der hohlen Bohrung, die im oberen Bereich durch eine Verrohrung geschützt ist, fließt beim Bohren ein Wassergemisch. Es enthält Antisol, eine Art Tapetenkleister, der die Bohrlochwandung abdichtet und später beim Entfernen der Rohre verhindert, dass das Bohrloch zusammenfällt.

Gleichzeitig wird Bohrgut nach oben gepumpt. Das Gemisch aus Wasser, Erde, Sand und Kies strömt als schmutzig braune Brühe in einen Container.  In regelmäßigen Abständen fängt der Gehilfe Teile des Bohrgutes mit einem großen Sieb auf. Der Bohrführer wirf einen Blick darauf. Anhand der Mischung kann er sehen, welche Schichten gerade tief unten in der Erde durchbohrt werden. Das Ziel bei 99 Meter ist bald erreicht. Bis in diese Tiefe sollen die Erdwärmesonden eingebracht werden.

Bereits zu Beginn der Bohrung hat das Team die Sonden bereit gelegt. Sie warten wenige Meter entfernt aufgewickelt auf eine Spule auf ihren Weg ins Erdreich. Sonden sind in diesem Zusammenhang keineswegs wie man denken könnte kugelförmige Messgeräte, sondern so heißen die schwarzen Kunststoffrohre, die später das Wasser als Wärmeträger enthalten, das in einem Kreislauf zwischen Erde und Wärmepumpe strömt.

Weil sich die Sonden nicht so einfach bis in 100 Meter Tiefe ins Erdreich stecken lassen, ist ein Metallzylinder von knapp einem Meter Länge an dem Sondenende befestigt. Mit ihm voran als unterstützendes und ziehendes Gewicht werden die Sonden ins Bohrloch hineingedrückt.

Ein Knochenjob. Immerhin handelt es sich um fünf dickere Kunststoffrohre von je 100 Metern Länge, die nicht einfach so im Loch verschwinden. Jetzt muss Hand in Hand gearbeitet werden. Der Bohrführer dreht die Spule und sorgt so dafür, dass sich die Rohre abwickeln. Der Gehilfe steht am Bohrloch, schiebt nach, packt mit beiden Händen und viel Kraft das Rohrbündel und drückt es ins Loch. Bohrwasser quillt ihm entgegen.

Das fünfte Rohr wird zum Verfüllen benutzt. Dies ist der nächste Arbeitsschritt. Unweit des Bohrlochs wird Thermozement angemischt und über das Rohr in die Erde gepumpt. Der Thermozement füllt die Hohlräume im Bohrloch rund um die Sonden aus und sorgt für gute Wärmeleitfähigkeit: die Erdwärme kann tatsächlich gut aus dem Erdreich hin zu den Sonden und dem Wasser darin geleitet werden.

Ist das Loch verfüllt, wird gut gespült, die Schutzkappen der Sonden entfernt, die Sonden mit Wasser vollständig aufgefüllt und wieder sorgfältig verschlossen. Die Bohrung ist jetzt zu einer (Erdwärme-) Sonde fertig ausgebaut. Jetzt wird das Bohrgerät umgesetzt zur nächsten markierten Stelle.

Zeit für ein kurzes Gespräch. Seit 14 Jahren bohrt Heiko Krause für Geothermie in ganz Deutschland. Er kennt die Beschaffenheit von Böden und das jeweilige Handling beim Bohren. Er erzählt: „In den letzten Jahren haben wir zunehmend Großbaustellen so wie diese hier.“

Insgesamt 68 Bohrungen werden es am Ende sein, aus denen warmes Wasser aus der Tiefe nach oben strömt. Die Bohrungen müssen einen Mindestabstand von sechs Metern zueinander haben, um sich nicht gegenseitig thermisch zu beeinflussen. Zusätzlich wird es zwei Bohrungen für Temperatursonden geben. Die Wasserschutzbehörde will prüfen, wie sich die Temperatur des Grundwassers verändert.

Das erzählt mir der Geologe Winfried Reul. Er arbeitet für Geo-En, ein Ingenieur- und Planungsbüro mit Expertise für Geothermie, das für die Geothermie-Planung bei diesem Projekt verantwortlich zeichnet. Ihn begleite ich, während er die bereits fertigen Sonden nummeriert. Denn später werden die 68 Sonden mit flexiblen Rohrleitungen verbunden und in Gräben zu einem Sammelschacht geführt. Die Sammelschächte, die bereits auf der Baustelle bereit stehen, sind große Plastikzylinder. Sie vereinen jeweils 17 Sonden, von dort strömt das Wasser in dickeren Rohren zur Wärmepumpe in der Energiezentrale – und zurück in die Sonden.

Die Anzahl und die Standorte der Bohrungen hat Geo-En geplant, ein Vermesser hat sie auf dem Gelände eingemessen und mit Metallstäben markiert. Gut die Hälfte der Bohrungen ist bereits erfolgt. Doch jetzt könnte es zu Verzögerungen kommen. Am Vortag wurde eine Standardprobe des beiseitegeschobenen Erdreichs durchgeführt, das sich als großer Wall auf dem Baufeld türmt. Sie hat ergeben, dass die Erde teilweise belastet ist. Sie kann nun nicht auf der Fläche verbleiben, sondern muss abtransportiert werden. Die Bohrarbeiten werden zunächst an anderen Bohrpunkten fortgesetzt, um eine Unterbrechung der Arbeiten zu vermeiden.

Reul erklärt auch, warum genau bis 99 Meter gebohrt wird: Ab 100 Meter Tiefe gilt Bergrecht und die Bergbaubehörde müsste zustimmen. Die Genehmigungsverfahren nach Bergrecht sind aufwendiger. Bis maximal 99,9 Meter erteilt die zuständige Wasserbehörde in aller Regel eine Genehmigung, sofern das Grundstück sich nicht in einem Wasserschutzgebiet befindet oder sonstige Versagensgründe vorliegen. Tiefere Erdwärmesonden könnten pro Sonde mehr Energie bereit stellen, so dass weniger Bohrungen notwendig wären. Deshalb findet Reul auch, dass das Bergrecht dringend angepasst werden müsste. „Es wurde nicht verfasst für den Bodenschatz Erdwärme, sondern ursprünglich für Kohle und andere Bodenschätze. Für die Geothermie ist es ein Bremsklotz.“ Dennoch – trotz der beinahe 100 Meter zählt diese Art der Geothermie als oberflächennah. Bei der Tiefengeothermie wird zwischen 400 und 5.000 Meter tief gebohrt.

Als ich die Baustelle verlasse, ist Bohrführer Krause mit seinem Gehilfen bereits bei der zweiten Bohrung des Tages, wenn alles glatt läuft, werden sie heute noch eine Bohrung abschließen können. Petra Franke