Potentialstudie Tiefengeothermie in der Fernwärmeversorgung

In der vorliegenden Masterarbeit wurden mittels der Modellierung multivalenter tiefengeothermischer Vollversorgungskonzepte die Einsatzmöglichkeiten der Tiefengeothermie als treibhausgasneutrale Option für die leitungsgebundene Wärmeversorgung analysiert. Durch die Systematisierung der Wärmenetze nach den Siedlungstypen kann für unterschiedliche Regionen - welche sich vorwiegend in hydrothermal nachgewiesenen Potentialregionen befinden - der Deckungsbeitrag der Tiefengeothermie ermittelt werden. Zur Simulation eines möglichen Transformationspfades werden die regionalen Vollversorgungskonzepte für das Zieljahr 2045 sowie die Erzeugerkomponenten der Fernwärmeversorgung aus dem Jahr 2020 herangezogen. Dabei wird der zukünftige Wärmebedarf anhand realistischer Entwicklungsszenarien auf das Zieljahr 2045 prognostiziert. Durch die Berücksichtigung realistischer Erschließungspfade der Tiefengeothermie und die Variation der Wärmenetztemperatur können die energetische und leistungsbezogene Deckungsrate der Geothermie für das Zieljahr 2045 ermittelt werden.
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass die Tiefengeothermie mittels ambitionierter Erschließungspfade der Dubletten, eine zentrale Erzeugerquelle für Klein- bis Großstädte in den hydrothermalen Potentialregionen sein kann. Dabei ergibt sich, dass die Tiefengeothermie eine grund- bis mittellastfähige Erzeugerquelle für die leitungsgebundene Wärmeversorgung darstellt. In Mittel- und Großstädten kann bis zu 57 % der Erzeugungsleistung der betrachteten Regionen durch Tiefengeothermie bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann in Klein- bis Großstädten mindestens 72 % Wärmebedarfs im Zieljahr durch die Tiefengeothermie gedeckt werden, wobei die Integration weiterer Erzeugerquellen für den Spitzenlastbereich notwendig ist. Unter bestimmten Randbedingungen kann in Kleinstädten theoretisch eine monovalente Versorgung mittels Tiefengeothermie sichergestellt werden. Dem Gegenüber zeigt sich, dass die Erschließung vorhandener tiefengeothermischer Potentiale für Landgemeinden mit niedrigem Fernwärmebedarf unter technoökonomischen Randbedingungen nicht immer zielführend ist. Trotz ambitionierter tiefengeothermischer Erschließungspfade ist für große Großstädte, aufgrund des hohen Fernwärmebedarfs, eine Kombination aus diversen Energiequellen notwendig. Ein derart hoher Bedarf erfordert - primär in großen Großstädten - eine starke Elektrifizierung der Fernwärme und den Einsatz von Wasserstoff im Spitzenlastbereich. Die Senkung der Netztemperatur ermöglicht einen Verzicht auf die exergetische Aufwertung der Tiefengeothermie und Steigerung der energetischen Deckungsraten, wobei dies jedoch ambitionierte Effizienzmaßnahmen auf der Verbraucherseite erfordert.