Geothermie ist eine der wesentlichen Stützen der Wärmewende. Im Bundestag wird sie schon erfolgreich eingesetzt – auch zur energieeffizienten Kühlung des Parlamentsgebäudes.
Achim Melde / Deutscher Bundestag
Geothermie ist weitgehend klimaneutral, versorgungssicher und effizient. "Der Betrieb von Geothermieanlagen ist prinzipiell sehr umweltverträglich. Im Normalbetrieb, wie auch bei Störfällen, sind schädliche Umwelteinflüsse von technischer Seite durch die Verwendung von hochwertigen Baumaterialien und einer sehr ausgereiften Technik mit zahlreichen Sicherungseinrichtungen nahezu ausgeschlossen", fassen das die Springer-Spektrum-Autoren Ingrid Stober und Kurt Bucher in ihrem Buchkapitel Potenzielle Umweltauswirkungen bei der Tiefen Geothermie auf Seite 244 zusammen.
Der Bundestag in Berlin wird schon heute zu einem Gutteil mit Geothermie versorgt. Die Energiezentrale umfasst Komponenten zur Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, zwei Blockheizkraftwerke (BHKW) mit einer elektrischen Gesamtleistung von 3,2 Megawatt elektrisch (MWel), drei Absorptionskältemaschinen, die auch als Wärmepumpe betrieben werden können, sechs Kompressionskältemaschinen, vier Heizkessel und einen Dampferzeuger. Hinzu kommen zum Lastausgleich zwei Aquiferspeicher, ein Kältespeicher und ein Wärmespeicher. Damit werden neben dem Reichstagsgebäude selbst drei weitere Gebäudekomplexe bedient: das Jakob-Kaiser-Haus, das Paul-Löbe-Haus und das Marie-Elisabeth-Lüders-Haus.
Energiemix aus Biomasse, Geothermie und PV
Die BHKW werden mit Biodiesel betrieben, dem Methanol beigemischt wird. Die Abgase werden aufwendig gereinigt und unterschreiten dank Rußfiltern, Reduktionskatalysatoren und nachgeschalteten Oxydationskatalysatoren die gesetzlich vorgegebenen Grenzwerte deutlich. Der BHKW-Strom versorgt alle vier Gebäude mit Strom. Die Wärme deckt die Grundlast in den Gebäuden ab. Als Redundanz dienen vier Heißwasserkessel, die auch winterliche Spitzen abdecken. Die Abwärme aus den BHKW bedient im Sommer die Absorptionskältemaschinen. Auf drei Gebäuden sorgen zudem insgesamt 3.600 m² große Photovoltaikanlangen für Strom, der komplett ins hauseigene Netz eingespeist wird.
Der Clou der Versorgung ist jedoch die Geothermie. "Die Erschließung des unterirdischen Wärmespeichers erfolgte mit insgesamt zwei Bohrungen in bis zu 320 m Tiefe unter dem Gelände", erklärt Manuel Elbert, Area Sales Director bei Pumpenspezialist Grundfos.
Beide Bohrungen wurden, so Elbert, für einen wechselseitigen Speicherbetrieb (Ein- und Ausspeichern) konzipiert, so dass in jeder Bohrung sowohl gefördert als auch injiziert werden kann. Dazu wurde eine spezielle Parallelinstallation von Pumpen- und Injektionsstrang in jede Bohrung eingebaut.
Aquifere sorgen im Sommer für Kühlung
"Die Erschließung des unterirdischen Kältespeichers im Grundwasserbereich erfolgte hingegen durch das Errichten von insgesamt zehn Speicherbohrungen in etwa 60 m Tiefe, die in zwei Bohrfeldern im Abstand von gut 300 m im Regierungsviertel angeordnet sind. Das Bohrfeld Süd befindet sich direkt an der Westseite des Reichstages und bildet mit fünf Bohrungen die kalte Seite des Kältespeichers, während 5 weitere Bohrungen im Bohrfeld Nord im Spreebogenpark die warme Seite bilden", erläutert Elbert.
Bei jeder Kältespeicherbohrung kommt jeweils eine Unterwassermotorpumpe von Grundfos zum Einsatz sowie eine Unterwasserpumpe aus Edelstahl für den Einbau in die Brunnen. Sie fördern das Grundwasser mit Motorleistungen von 0,37 bis 250 kW.
"Der Energieerzeugungsbetrieb wurde in den ersten Betriebsjahren permanent optimiert, in eine Kopplung des Modells der Obertageanlagentechnik, der Speichermodelle und konkreter Bedarfssituationen der Gebäude für Strom, Wärme und Kälte", so Elbert. Die im Wärmespeicher eingelagerte Überschusswärme aus dem Betrieb der Motorheizkraftwerke könne zu 60 Prozent wieder entnommen werden. Insbesondere in den ersten Betriebsjahren sei der Betrieb der Kälte- und Wärmespeicher durch wissenschaftliche Untersuchungen begleitet worden.
Solche Lösungen sind ökologisch und ökonomisch sinnvoll. "Bei Anwendungen im gewerblichen Bereich kann die oberflächennahe Geothermie aufgrund der recht konstanten Untergrundtemperaturen neben Wärme auch Kälte zur Kühlung der Gebäude zur Verfügung stellen. Durch diese Doppelnutzung kann der Erdwärmetauscher entsprechend regeneriert und der Untergrund als sogenannter Pendelspeicher genutzt werden", bringen das die Springer-Vieweg-Autoren Simone Walker-Hertkorn, Markus Kübert und Florian Schwinghammer in ihrem Buchkapitel Leistungsbilder in der oberflächennahen Geothermie auf Seite 624 auf den Punkt.