Bergrecht und Erdwärme – Gesichtspunkte zur Bemessung von Erlaubnis- und Bewilligungsfeldern

von: Rüdiger Schulz

Erdwärme als bergfreier Bodenschatz

In Deutschland wird das Aufsuchen, Gewinnen und Aufbereiten von Bodenschätzen durch das Bundesberggesetz (BBergG) vom 13. August 1980 geregelt. Zu unterscheiden ist zwischen grundeigenen und bergfreien Bodenschätzen. Bergfreie Bodenschätze sind volkswirtschaftlich wichtige Bodenschätze, zu denen insbesondere die für die Energiegewinnung verwendbaren Bodenschätze gehören. Sie werden abschließend im § 3 BBergG aufgezählt. Bergfrei bedeutet, dass sich das Eigentum an einem Grundstück nicht auf eventuell im Bereich dieses Grundstück befindliche Bodenschätze erstreckt. Wer in einem definierten, mit Koordinaten festgelegten Gebiet (Feld) einen bestimmten bergfreien Bodenschatz aufsuchen (erkunden) will, benötigt hierfür eine bergrechtliche Erlaubnis; wer diesen Bodenschatz abbauen (gewinnen) will, benötigt eine bergrechtliche Bewilligung oder das Bergwerkseigentum (§ 6ff BBergG).
Erdwärme gilt in Deutschland als bergfreier Bodenschatz. In § 3, Abs. 3, letzter Satz BBergG heißt es:
…Als bergfreie Bodenschätze gelten: …

        2.b) Erdwärme und die im Zusammenhang mit ihrer Gewinnung auftretenden anderen Energien (Erdwärme).


Damit wird klargestellt, dass Erdwärme sich nicht im Eigentum des Grundbesitzers befindet, sondern der Allgemeinheit (dem Staat) gehört und folglich dem Bergrecht unterliegt.

Die "100 m Grenze"
Nach § 127 BBergG müssen alle Bohrungen, also nicht nur Bohrungen auf bergfreie Bodenschätze, die "mehr als hundert Meter in den Boden eindringen sollen", der zuständigen Bergbehörde angezeigt werden. Somit besteht ein allgemeiner Konsens, dass bei Erdwärme-Projekten mit Bohrungen von mehr als 100 m Teufe in jedem Fall ein bergrechtliches Verfahren durchzuführen ist; vgl. dazu BOLDT & WELLER (1984) und VDIRichtlinie 4640. Nicht ganz eindeutig hinsichtlich der bergrechtlichen Relevanz ist die Nutzung von Erdwärme aus Teufen von weniger als 100 m. Die Entscheidung, ob in diesem Fall ein Erdwärme-Projekt überhaupt bergrechtlich relevant ist, ist letztendlich durch das Gesetz nicht geregelt. Hier hat sich eine Verwaltungspraxis der Länderbergbehörden herausgebildet, die auch die landesspezifischen Gesichtspunkte berücksichtigt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Nutzung von Erdwärme mit Systemen, die nicht tiefer als 100 m sind, auf dem eigenen Grundstück nicht dem Bergrecht unterliegt. Dabei wird auf eine wichtige Ausnahmeregelung des BBergG Bezug genommen, die im §  4, Abs. 2 BBergG "versteckt" ist:
Gewinnen (Gewinnung) ist das Lösen oder Freisetzen von Bodenschätzen …; ausgenommen ist das Lösen oder Freisetzen von Bodenschätzen
1. in einem Grundstück aus Anlaß oder im Zusammenhang mit dessen baulicher oder sonstiger städtebaulicher Nutzung…

Vorausgesetzt wird bei dieser Ausnahmeregelung, dass keine gewerbliche Nutzung der Energie über die Grundstücksgrenze hinaus erfolgt und dass die energetische Nutzung des Untergrundes (Abkühlung) nicht die Temperaturverhältnisse in einem Nachbargrundstück beeinflusst.

Bergrecht und Nutzungsarten der Erdwärme

Bekanntlich kann geothermische Energie je nach Angebotstemperatur und Trägermedium in ganz unterschiedlicher Weise genutzt werden (z. B. SCHULZ & WORMBS 1992). Die Bandbreite reicht von der indirekten Nutzung mit Hilfe von Wärmepumpen über die direkte Nutzung zu Heizzwecken und zur Balneologie oder als Prozesswärme in Industrie und Landwirtschaft bis hin zur Elektrizitätsgewinnung, die auch in Deutschland ein großes Potential besitzt, wie die neue Studie für den Deutschen Bundestag zeigt. (PASCHEN et al. 2003).
Das BBergG stellt ausdrücklich fest (§ 4, Abs. 3, letzter Satz):
…; die Nutzung der Erdwärme ist einer Weiterverarbeitung gleichzustellen
.
Damit wird klar gesagt, dass die eigentliche Nutzung der Erdwärme nicht als Gewinnung oder Aufbereitung zu verstehen ist und damit gem. § 2 BBergG dieser Teil nicht dem Bergrecht unterliegt. Bergrechtlich ist es irrelevant, ob die geförderte Erdwärme für balneologische Zwecke, für Beheizung oder zur Elektrizitätsgewinnung verwendet wird. Insbesondere stehen also das Thermalbad, die Geothermische Heizzentrale oder ein Erdwärmekraftwerk nicht unter Bergrecht.

Erlaubnis- und Bewilligungsfelder

Wer bergfreie Erdwärme erkunden will, bedarf der Erlaubnis; wer Erdwärme nutzen will, bedarf der Bewilligung oder – was wohl in der Praxis nicht vorkommen wird – des Bergwerkseigentums. Die Abgrenzung dieser Bergbauberechtigungen erweist sich für die Erdwärme als nicht trivial, denn im Gegensatz zu den anderen bergfreien Bodenschätzen kann man bei der Erdwärme aus bekannten Gründen nicht den klassischen Lagerstättenbegriff verwenden. Für die Bemessung von Bergbauberechtigungen auf Erdwärme sind daher besondere Kriterien heranzuziehen, die die praktische Umsetzung bergrechtlicher Vorgaben durch die Länder-Bergbehörden unter Berücksichtigung der Interessen potenzieller Erdwärmenutzer sowie der angewandten Techniken der Erdwärmeerschließung ermöglichen. Mit der Erarbeitung dieser Kriterien wurde vom Bund-Länder- Ausschuss Bergbau ein Ad-hoc-Arbeitskreis "Bemessung von Erdwärmefeldern" beauftragt. Der Abschlussbericht des Ad-hoc- Arbeitskreises ist als Anhang (mit Anlage) diesem Artikel beigefügt. Der Bericht ist mittlerweile vom Bund-Länder-Ausschuss Bergbau verabschiedet und gilt als Empfehlung für alle Bergbehörden; damit ist auch eine weitgehende bundeseinheitliche Vorgehensweise gewährleiste.

Da der Bericht umfassend und aus sich selbst heraus verständlich die Kriterien für die Bemessung von Bergbauberechtigungen zur Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme beschreibt, kann an dieser Stelle auf einen weiterführenden Kommentar verzichtet werden. Es sollen hier nur noch einmal kurz das prinzipielle  Vorgehen geschildert werden.
Die vorbereitenden Tätigkeiten zur Umsetzung eines Erdwärme- Projektes einschließlich des Abteufens der Erschließungsbohrung( en) sind typische Tätigkeiten einer Aufsuchung und erfordern eine bergrechtliche Erlaubnis. Das Erlaubnisfeld ist nach dem der Bergbehörde vorzulegenden Arbeitsprogramm (vgl. § 11 Nr. 3 BBergG) zu bemessen. Als Abgrenzungskriterien können z. B. die Lage seismischer Profile, Lokationen für geplante Bohrungen einschließlich Alternativstandorte oder Gebiete geowissenschaftlicher Untersuchungen herangezogen werden. Das Erlaubnisfeld sollte relativ großflächig angelegt werden, um ein ausreichendes potenzielles Untersuchungsgebiet zu haben. Andererseits sind von den Bergbehörden enge Maßstäbe anzulegen, wenn konkurrierende Aufsuchungsinteressen nicht auszuschließen sind. Der Antragsteller muss in seinem Arbeitsprogramm auch darlegen, dass die vorgesehenen Aufsuchungsarbeiten in einem angemessenen Zeitraum erfolgen.
Wenn nach einer erfolgreichen Erkundungsphase das geothermische Projekt in die Produktionsphase übergehen soll, muss eine Bewilligung auf Erdwärme vorliegen. Das Bewilligungsfeld wird in der Regel ein Teilgebiet des Erlaubnisfeldes sein. Als Grundkriterium für die Bemessung des Bewilligungsfeldes wird der zu erwartende Abkühlungsbereich herangezogen. Gerade für einen Dublettenbetrieb ist dies ein sinnvoller Ansatzpunkt; dieses Kriterium bedeutet für den Antragsteller meist keinen zusätzlichen Aufwand, denn der Abstand zwischen den Bohrungen wird durch Modellrechnungen oder –abschätzungen festgelegt. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist der Betreiber selbst interessiert, dass innerhalb der geplanten Lebensdauer der geothermischen Anlage keine wesentliche Temperaturerniedrigung  an der Produktionsbohrung eintritt. Eine Prognose des zeitlichen und räumlichen Verlaufs der Abkühlung ist deshalb unerlässlich. Die flächenhafte Ausdehnung der Abkühlung bildet die Grundlage für die Bemessung des Bewilligungsfeldes. Möglicherweise bestehende Anlagen in der Nachbarschaft müssen in geeigneter Weise in diese Überlegungen mit einbezogen werden. Als Bemessungsgrundlage ist neben der (bergrechtlich relevanten) Ausdehnung des Abkühlungsbereiches auch der (wasserrechtlich relevante) hydraulische Absenkungstrichter zu berücksichtigen. Darauf hinzuweisen ist, dass von den genannten beiden Prinzipien (Abkühlungsbereich, Absenkungstrichter) abgewichen werden kann, wenn die Ermittlung dieses Bereiches nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand möglich ist oder wenn sie zu unverhältnismäßig großen Bewilligungsfeldern führen würde. Das Bewilligungsfeld soll somit Schutz und Planungssicherheit für die eigene Anlage bieten und andererseits durch eine Beschränkung des Feldes gewährleisten, dass eine sinnvolle, wirtschaftliche Nutzung der Erdwärme im geeigneten Abstand nicht verhindert wird.

Die Tiefe als Abgrenzungskriterium

Die Erschließung von Erdwärme kann je nach geothermischen Gegebenheiten in unterschiedlichen Tiefen und mit verschiedenen Techniken erfolgen. So ist in besonders erdwärmehöffigen Gebieten (z.B. Oberrheingraben, süddeutsches Molassebecken) für die Zukunft vorstellbar, dass in demselben Gebiet (Feld) geothermische Energie in unterschiedlichen Tiefenstockwerken gewonnen wird; folgendes Szenario ist denkbar:
Für eine kleine Einfamilienhaussiedlung wird oberflächennahe Erdwärme mit erdgekoppelten Wärmesonden (Tiefe bis 200 m) gewonnen. Ein tiefer Thermalwasseraquifer (1500 m Tiefe) wird mittels einer Dublette für die Wärmeversorgung einer Kleinstadt und für ein Thermalbad genutzt; mit einem prognostizierten Abkühlungskörper und einem hydraulischen Absenkungstrichter wird ein Feld mit einer Fläche von einigen Quadratkilometern beschrieben. Unter diesen beiden geothermischen Nutzungshorizonten liegt in einer Tiefe von 4 bis 6 km das Kluftsystem eines Hot-Dry-Rock-Projektes für ein Erdwärmekraftwerk zur Stromerzeugung. Diese drei Projekte wären unter entsprechenden geologischen und technischen Voraussetzungen realistisch gleichzeitig und ohne gegenseitige Beeinflussung zu betreiben. Nach aktueller Verwaltungspraxis, gestützt auf § 4 Abs. 7 i.V. mit § 7 und 8 jeweils Abs. 1, 1. Halbsatz BBergG, ist mit der Erteilung einer Bewilligung auf Erdwärme jegliche Erschließung von Erdwärme durch Dritte in diesem Bewilligungsfeld ausgeschlossen, unabhängig davon, ob sich die einzelnen Erdwärme-Anlagen in irgendeiner Weise beeinflussen. Deshalb kann das Problem auftreten, dass eine gleichzeitige Gewinnung trotz technischer Trennbarkeit nicht möglich ist. Wer zuerst ein Bewilligungsfeld erhält, hat Anrecht auf die geothermische Energiegewinnung in allen Tiefen, selbst wenn er sie nicht nutzen will oder kann.
Diese Problem hat auch der Arbeitskreis erkannt und in seinem Bericht dargestellt (Anhang: Abschnitt 3). Er zeigt als einen möglichen Lösungsweg die privatrechtliche Einigung der unterschiedlichen Antragsteller auf. Eine gleichzeitige Gewinnung von Erdwärme aus unterschiedlichen Nutzungshorizonten wäre dann mit Zustimmung des Berechtigungsinhabers möglich. Allerdings kann der Berechtigungsinhaber seine Zustimmung verweigern oder durch unzumutbare Forderungen verhindern, bzw. eine weiteres Projekt verzögern.
Um dem Ziel des Bundesberggesetzes nach einer optimalen Nutzung von Bodenschätzen gerecht zu werden, regt die GtV an, dass bei der Bemessung von Erlaubnis- und Bewilligungsfeldern für die Erdwärme auch eine Begrenzung auf Tiefenabschnitte erfolgen kann. Dazu wäre eine Änderung des § 4, Abs. 7 BBergG notwendig. Der bisherige Text

(7) Feld einer Erlaubnis, Bewilligung oder eines Bergwerkseigentums ist ein Ausschnitt aus dem Erdkörper, der von geraden Linien an der Oberfläche und von lotrechten Ebenen nach der Tiefe begrenzt wird, soweit nicht die Grenzen des Geltungsbereichs dieses Gesetzes einen anderen Verlauf erfordern.
sollte wie folgt ergänzt werden:

Ein Feld zur Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme kann durch Horizontalebenen in der Tiefe begrenzt werden.
Dies wäre eine "Kann"-Bestimmung; Felder zur Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme können, müssen aber nicht notwendigerweise in der Tiefe begrenzt werden. Die bisherige Praxis der Feldeserteilung würde durch den Änderungsvorschlag nicht eingeschränkt.

Danksagung

Allen Mitgliedern des Ad-hoc-Arbeitskreises "Bemessung von Erdwärmefeldern" danke ich für die anregenden Diskussionen und das stete und offene Interesse, das sie dem Anliegen der Erdwärmenutzung entgegengebracht haben; dieser Dank gilt besonders dem Leiter des Arbeitskreises, Herrn BD Schick (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, Freiburg), und dem Obmann für das Markscheiderwesen, Herrn Präsident Schmidt (Sächsisches Oberbergamt, Freiberg). Herr BR Döhner (Sächsisches Oberbergamt, Freiberg) stellte freundlicherweise den Bericht des Ad-hoc-Arbeitskreises "Bemessung von Erdwärmefeldern" (Anhang mit Anlage) zur Verfügung.

Literatur

BOLDT, G. & WELLER, H. (1984): Bundesberggesetz - Kommentar. – Berlin (de Gruyter).

BUNDESBERGGESETZ (BBerg) vom 13. August 1980 (BGBl. I S.1310) – zuletzt geändert durch Gesetz vom 26. Januar 1998 (BGBl. I S.164).

PASCHEN, H., OERTEL, D. & GRÜNWALD, R. (2003): Möglichkeiten der geothermischen Stromerzeugung in Deutschland. - Sachstandsbericht, Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, Arbeitsbericht 84: 129 S.; Berlin (TAB).

SCHULZ, R. & WORMBS, J. (1992): Geothermik - ein Überblick. - In: SCHULZ, R. et al. (Hrsg.): Geothermische Energie - Forschung und Anwendung in Deutschland: 12-23; Karlsruhe (C.F. Müller

VDI-RICHTLINIE 4640: Blatt1 –Thermische Nutzung des Untergrundes – Grundlagen, Genehmigungen, Umweltaspekte; Dezember 2000.

Anhang:

Bund-Länder-Ausschuss Bergbau Der Obmann für das Markscheidewesen
Erarbeitung von Kriterien für die Bemessung von Bergbauberechtigungen zur Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme
Bericht des Ad-hoc-Arbeitskreises "Bemessung von Erdwärmefeldern"

Einleitung 

1.1 Erdwärme als bergfreier Bodenschatz


Erdwärme (im engeren Sinne) und die im Zusammenhang mit ihrer Gewinnung auftretenden anderen Energien - zusammengefasst unter dem Begriff "Erdwärme" (im weiteren Sinne) - gelten nach § 3 Abs. 3 Satz 2 BBergG als bergfreie Bodenschätze.

Der bergrechtliche Begriff "Erdwärme" (hier im engeren Sinne) orientiert sich an der Definition des synonymen Begriffes "Geothermische Energie" in VDI-Richtlinie 4640 Blatt 1:

Erdwärme ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde.

Der Begriff Erdwärme umfasst das gesamte Wärmepotenzial (im physikalischen Sinne) unterhalb der Erdoberfläche. Somit stellt jede unterirdische Erschließung einer thermischen Energiedifferenz grundsätzlich eine Erschließung von Erdwärme im bergrechtlichen Sinne dar. Ausgenommen vom Erdwärmebegriff ist nach dieser Definition die Erschließung der Wärmeenergie von Oberflächengewässern und Meeren.

Grundsätzlich bedarf gemäß § 6 BBergG derjenige, der Erdwärme aufsuchen will, der Erlaubnis, der Erdwärme gewinnen will, der Bewilligung oder des Bergwerkseigentums.

Die Abgrenzung einer Bergbauberechtigung nach der Geometrie der Lagerstätte ist für Erdwärme nicht unmittelbar möglich, da Erdwärme kein stofflicher Bodenschatz ist und somit eine konkrete Lagerstätte geothermischer Energie nicht ausweisbar ist.

Erdwärme weist folgende Besonderheiten gegenüber "klassischen" (stofflichen) Bodenschätzen auf:

  • Erdwärme ist im gesamten Erdkörper verfügbar, wobei Maxi ma der Potenzialverteilung als sogenannte geothermische Anomalien in Erscheinung treten.

  • Erdwärme stellt eine vergleichsweise kurzfristig regenerierbare Energiequelle dar.

  • Erdwärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich.

Für die Bemessung von Bergbauberechtigungen auf Erdwärme sind daher besondere Kriterien heranzuziehen, die die praktische Umsetzung bergrechtlicher Vorgaben durch die Länder-Bergbehörden unter besonderer Berücksichtigung der Interessen potenzieller Erdwärmenutzer sowie der angewandten Technologie der Erdwärmeerschließung ermöglichen.

1.2 Aufgabenstellung durch den Bund-Länder-Ausschuss Bergbau


Der Bund-Länder-Ausschuss Bergbau beauftragte auf seiner 117. Sitzung am 26.09.2000 den Obmann für Markscheidewesen, Präsident Schmidt, "mit der Erarbeitung von Kriterien für die Bemessung der Felder zur Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme" (TOP 3 des Ergebnisprotokoll der 117. Sitzung vom 28.09.2000).

1.3 Bearbeitung der Aufgabenstellung


Am 15.02.2001 konstituierte sich nach interner Vorbereitung unter der Leitung von Präsident Schmidt in Freiberg/Sachsen der Ad-hoc-Arbeitskreis "Bemessung von Erdwärmefeldern", in dem wegen der Aktualität der Thematik Vertreter aller Länder-Bergbehörden mitarbeiteten. Mit der Federführung im Arbeitskreis wurde BD Schick, Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, beauftragt. Erfahrungen auf den Gebieten "Geothermische Energie" und "Lagerstätten" brachten Prof. Schulz, Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben, und GR Pasternak, Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung, in den Arbeitskreis ein. Dem Direktorenkreis der Staatlichen Geologischen Dienste und dem Bund-Länder-Ausschuss Geologie wurde berichtet.

Sitzungen des Arbeitskreises fanden statt am 25./26.06.2001 in Bad Bergzabern, am 26.09.2001 in Trier, am 22./23.01.2002 in Hannover und am 16.04.2002 in Koblenz.

Hinsichtlich der Bemessung von Bergbauberechtigungen auf Erdwärme gibt es bislang keine Vorgaben des Bund-Länder-Ausschusses Bergbau.

1.4 Zweck der erarbeiteten Kriterien


Die erarbeiteten Kriterien bieten Hilfestellung sowohl bei der Erstellung von Anträgen auf Erteilung von Bergbauberechtigungen auf Erdwärme als auch bei der bergbehördlichen Prüfung und Bearbeitung dieser Anträge. Sie dienen als Orientierung, wie eine Bergbauberechtigung für eine Erdwärmeerschließung räumlich abzugrenzen ist.

Die Entscheidung, ob ein Projekt überhaupt bergrechtliche Relevanz besitzt, bleibt der von landesspezifischen Gesichtspunkten geprägten Verwaltungspraxis der Länderbergbehörden vorbehalten. So wird z.B. im Freistaat Bayern die Geringfügigkeitsschwelle gegenwärtig bei einer installierten Wärmeleistung von 0,2 MW gesehen. Darüber hinaus wird auf die Ausnahmen vom Gewinnungsbegriff gemäß § 4 Abs. 2 Nr. 1 BBergG (bauliche Nutzung) hingewiesen.

Die definierten bzw. prognostizierten Parameter und die Modellberechnungen, die bei der Festlegung der Grenzen von Bergbauberechtigungen entsprechend den lokalen Bedingungen verwendet wurden, sind durch den Antragsteller im Arbeitsprogramm gemäß § 12 Abs. 1 Nr. 4 BBergG darzustellen.

2 Begrenzung von Feldern der Bergbauberechtigungen auf Erdwärme 2.1 Erlaubnisfelder


Ein Erlaubnisfeld für die Aufsuchung ist nach den im Arbeitsprogramm des Antragstellers (vgl. § 11 Nr. 3 BBergG) beschriebenen Aufsuchungsarbeiten hinreichend zu bemessen. So können als Abgrenzungskriterien beispielsweise die Lage seismischer Profile, Alternativstandorte für Bohrungen oder das Gebiet geowissenschaftlicher Kartierungen und Untersuchungen herangezogen werden.

2.2 Bewilligungsfelder


Ein Bewilligungsfeld soll den jeweiligen Erdwärme-Gewinnungsbereich möglichst vollständig erfassen. Aufgrund der Nicht-Stofflichkeit der Erdwärme ist als Gewinnungsbereich grundsätzlich derjenige Bereich anzusehen, aus dem die Energie entzogen bzw. bezogen wird. Die Ausdehnung dieses Bereiches hängt maßgeblich ab von geologischen und hydrogeo-logischen Bedingungen sowie von der angewandten Technologie der Erdwärmegewinnung.

Nachfolgend dargestellte Untergliederung und Grundprinzipien zur Bemessung von Erdwärmefeldern werden in der Anlage detailliert erläutert.

Alternativ zu diesen Grundprinzipien, die auf der modellhaften Abgrenzung von Gewinnungsbereichen basieren, ist es ersatzweise zulässig, ein Bewilligungsfeld nur in unmittelbarer Umgebung der Bohrlokationen (Ansatzpunkt und grundrissliche Projektion des Bohrlochverlaufes) festzulegen. Zusätzlich kann das Bewilligungsfeld je nach lokaler Situation den Bereich der dazugehörenden  oberirdischen technischen Anlagen umfassen. Diese alternative Feldbemessung

Untergliederung der Erdwärmegewinnung

Grundprinzipien zur Bemessung von Erdwärmefeldern

Bohrlochsysteme zur Entnahme des natürlich vorkommenden Wärmeträgermediums (Sole / Wasser)

 

- ohne Reinjektion

hydraulischer Absenkungstrichter um die Förderbohrung

- mit Reinjektion

hydraulischer Absenkungstrichter um die Förderbohrung plus Abkühlungsbereich um die Reinjektionsbohrung

Bohrlochsysteme mit künstlicher Einbringung und Wiederentnahme des Wärmeträgermediums (z.B. Hot-Dry-Rock-Verfahren)

Abkühlungsbereich

Systeme ohne Stoffentnahme (z.B. Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren)

Abkühlungsbereich

Sonstige Erdwärmeerschließungen (z.B. Nutzung von Tunnel- und Grubenwasser, schwelende Bergehalden, Kavernenlaugen)

Einzelfallregelungen

kann insbesondere dann erforderlich sein,

  • wenn bei Bohrlochsystemen zur Entnahme des natürlich vorkommenden Wärmeträgermediums eine ausreichende Modellierung mangels der Kenntnis von Bestimmungsgrößen nicht oder nur mit unverhältnismäßigem Aufwand möglich ist,

  • wenn die modellierten Gewinnungsbereiche unverhältnismäßig großflächig wären und dadurch eine sinnvolle und planmäßige Gewinnung in angrenzenden Bereichen gefährdet würde oder

  • bei oberflächennahen Sondenfeldern.

In den Fällen, in denen sowohl Sole (Kriterium für die Einstufung der Sole als bergfreien Bodenschatz ist die hinsichtlich ihres Salzgehaltes vorhandene Eignung zur großtechnisch möglichen Herstellung von Salz. In der Praxis wurde bereits eine Salzgewinnung aus Sole mit einem Salzgehalt von 1 % Sole wirtschaftlich betrieben [vgl. 27. Referentenbesprechung zum BBergG].) als auch Erdwärme gewonnen werden, ist eine gemeinsame Bergbauberechtigung auf beide Bodenschätze erforderlich. Zusätzlich können Fälle der Mitgewinnung von Erdwärme bei der Solegewinnung sowie von Sole bei der Erdwärmegewinnung auftreten.

2.3 Bergwerkseigentum


Ggf. können für die Begrenzung von Bergwerkseigentum die für Bewilligungsfelder geltenden Kriterien angewendet werden.

2.4 Wärmespeicherung


Gemäß § 4 Abs. 9 BBergG ist ein Untergrundspeicher "eine Anlage zur unterirdischen behälterlosen Speicherung von Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen mit Ausnahme von Wasser".

Die unterirdische Speicherung von (Wärme- )Energie unterliegt danach nicht den Vorschriften des Bundesberggesetzes.

Eine bergrechtlich relevante Gewinnung von Erdwärme ist gegeben, wenn aufgrund der Wärmebilanz Speicherung / Entnahme bei der Wärme-Entspeicherung mit einem Anteil "geogener Erdwärme" zu rechnen ist. Je nach geologischer Situation und angewendeter Technologie wären dann die entsprechenden Feldesbemessungskriterien sinngemäß anzuwenden.

3 Die Tiefe der Erdwärmeerschließung - Ein Abgrenzungskriterium?


Die Vorschriften des BBergG dienen u.a. dazu, die Aufsuchung und Gewinnung von Bodenschätzen zu ordnen und zu fördern. Diesem Ziel dient auch die Erteilung oder Verleihung von Bergbauberechtigungen.

In § 4 Abs. 7 BBergG erfolgt die Legaldefinition für Felder von Bergbauberechtigungen:

"Feld einer Erlaubnis, Bewilligung oder eines Bergwerkseigentums ist ein Ausschnitt aus dem Erdkörper, der von geraden Linien an der Oberfläche und von lotrechten Ebenen nach der Tiefe begrenzt wird … ".

Die Erschließung von Erdwärme erfolgt in der Praxis in Abhängigkeit von den geothermischen Gegebenheiten mit unterschiedlicher Technologie in unterschiedlicher Tiefe. So ist unter Berücksichtigung der Siedlungsdichte in besonders erdwärmehöffigen Gebieten (Oberrheingraben, Regionen des Alpenvorlandes) beispielsweise ein Projektszenario für die Zukunft vorstellbar, bei dem ein Thermalaquifer in 1500 m Tiefe mit einem prognostizierten hydraulischer Absenkungstrichter über eine Fläche von mehreren Quadratkilometern unter einer oberflächennahen Erschließung von Erdwärme genutzt wird und darunter in einer Tiefe von 4 bis 6 km das Kluftsystem eines Hot-Dry-Rock- Projektes liegt.

Diese drei Projekte wären unter entsprechenden geologischen und technischen Voraussetzungen realistisch gleichzeitig und ohne gegenseitige Beeinflussung zu betreiben.

In der Praxis kann daher das Problem auftreten, dass eine gleichzeitige Gewinnung trotz technischer Trennbarkeit nur mit Zustimmung des Berechtigungsinhabers möglich ist.

Anlage


zum Bericht des Ad-hoc-Arbeitskreises "Bemessung von Erdwärmefeldern"
Kriterien zur Bemessung von Bewilligungsfeldern
für die Gewinnung von Erdwärme

Bohrlochsysteme zur Entnahme des natürlich
vorkommenden Wärmeträgermediums (Sole / Wasser) ohne Reinjektion

Beschreibung

Über vertikale oder abgelenkte Bohrungen werden die natürlich im Untergrund vorkommenden Wärmeträgermedien (Thermal-)Wasser oder (Thermal-)Sole gefördert. Das abgekühlte Trägermedium wird nicht in den Untergrund zurückgeführt, sondern oberflächlich abgeleitet (Kanalisation, Vorflut).

Beeinflussung des Erdwärmepotenzials


Durch die Entnahme von Thermalwasser / -sole wird in der Regel keine Temperaturveränderung im Aquifer hervorgerufen. Die Abgrenzung eines Abkühlungskörpers um eine Entnahmebohrung ist nicht möglich. Ein direktes Maß für den Umfang der Erdwärmegewinnung ist die Entnahmemenge von Wasser bzw. Sole, durch die im Aquifer ein Bereich abgesenkten hydrostatischen Druckes entsteht ("Hydraulischer Absenkungstrichter")

Bemessung des Bewilligungsfeldes

Geschlossenes Polygon, das die grundrissliche Projektion des Bereiches, in dem das Druckpotenzial des Aquifers durch die Entnahme des Wärmeträgermediums Wasser bzw. Sole abgesenkt wird ("Hydraulischer Absenkungstrichter"), umschließt.

Als hydraulischer Absenkungstrichter ist wegen des mit zunehmendem Abstand von der Entnahmebohrung exponentiell abnehmenden Druckgradienten der Bereich anzusetzen, in dem der hydrostatische Druck um mehr als einen bestimmten Grenzbetrag vom ungestörten hydrostatische Druck des betreffenden Aquifers abweicht. Dieser Grenzbetrag kann z.B. als Druckdifferenz oder als Prozentwert, bezogen auf den ungestörten hydrostatischen Druck, angegeben werden. Er ist durch den Antragsteller entsprechend den lokalen Bedingungen darzustellen, hierbei können die Zuverlässigkeit der Modellrechnungen oder Kenntnisse über den Verlauf des Druckgradienten berücksichtigt werden.

Voraussetzung für die Anwendung dieses Abgrenzungskriteriums ist eine hinreichend zuverlässige Modellierung der hydraulischen Verhältnisse im Aquifer, aus der der Absenkungsbereich in Abhängigkeit von der geplanten Entnahmemenge abgeleitet werden kann.


Bohrlochsysteme zur Entnahme des natürlich
vorkommenden Wärmeträgermediums (Sole / Wasser)
mit Reinjektion

Beschreibung

Über vertikale oder abgelenkte Bohrungen werden die natürlich im Untergrund vorkommenden, geothermisch erwärmten Wärmeträgermedien Wasser oder Sole gefördert. Das abgekühlte Trägermedium wird über eine oder mehrere weitere Bohrungen zurückgeführt. Meist werden die Anlagen als sogenannte Dublette mit jeweils einer Entnahme- und Injektionsbohrung ausgeführt.

Beeinflussung des Erdwärmepotenzials 


Im Einzugsbereich der Förderbohrung entstehen dieselben Bedingungen wie bei den Systemen mit Entnahme des natürlichen Trägermediums ohne Reinjektion.

Zusätzlich entsteht um die Reinjektionsbohrung ein durch Vermischung von natürlicher Thermalsole oder Thermalwasser mit dem reinjizierten abgekühlten Trägermedium ein Abkühlungsbereich im Aquifer.

Bemessung des Bewilligungsfeldes


Geschlossenes Polygon, das die im Abschnitt 1.3 beschriebenen Bereiche sowie zusätzlich den aus der mathematischen Modellierung des Systems berechneten Abkühlungsbereich in seiner maximal zu erwartenden Ausdehnung umschließt.

Bohrlochsysteme mit künstlicher Einbringung
und Wiederentnahme des Wärmeträgermediums
Beispiel:
Hot-Dry-Rock-Verfahren

Beschreibung

Bei der so genannten Hot-Dry-Rock-Technologie wird die unmittelbar an das Gestein gebundene Wärme (Temperaturbereich derzeit bis ca. 200 0C) erschlossen. Dazu wird das Trägermedium (Wasser) in das Gebirge künstlich eingeleitet, es gelangt unter Druck durch natürliche oder künstlich geschaffene Poren- oder Kluftflächen, die als Wärmetauscher dienen, zur Förderbohrung, wo das erwärmte Trägermedium wieder entnommen wird. Die Anlagen können aus je einer bis mehreren Injektions- und Wiederentnahmebohrungen bestehen.

Beeinflussung des Erdwärmepotenzials


Durch den Wärmeentzug wird der Gebirgskörper im Verlaufe von mehreren Jahrzehnten so weit abgekühlt, bis die Gewinnung eingestellt werden muss. Der entstehende dynamische Abkühlungskörper kann modelliert werden, wobei die hinreichende Kenntnis der Gesteinsparameter und der Lage des Kluftsystems erforderlich ist. Entsprechende Modellrechnungen werden derzeit von Forschungsinstituten entwickelt, Standardverfahren sind noch nicht verfügbar.

Bemessung des Bewilligungsfeldes


Geschlossenes Polygon, das die grundrissliche Projektion des Abkühlungskörpers in seiner im Betrachtungszeitraum maximal zu erwartenden Ausdehnung umschließt.

Zur Berücksichtigung eventuell vorhandener kommunizierenden Kluftsysteme ist um den modellierten Abkühlungskörper ein im Einzelfall zu bemessender Sicherheitsbereich in die Bewilligung einzubeziehen.

Systeme ohne Stoffentnahme
Beispiele:
Tiefe und oberflächennahe Erdwärmesonden, oberflächennahe Erdwärmekollektoren, Ammoniak-Zirkulationsverfahren

Beschreibung

Die Wärme wird dem umgebenden Gesteinskörper durch ein in einem geschlossenen Rohrsystem zirkulierenden Wärmeträgermedium entzogen und an die Tagesoberfläche gefördert. Hierbei erfolgt keine Entnahme von Stoffen (z.B. Wasser oder Sole).

Beeinflussung des Erdwärmepotenzials


Um die Erdwärmesonde bildet sich ein Abkühlungskörper aus, dessen dreidimensionale Ausdehnung vom Verlauf und der Leistung der Sonde sowie den lokalen geologisch/hydrogeologischen Gegebenheiten abhängt. Der horizontale Temperaturgradient nimmt mit zunehmendem Abstand von der Sonde exponentiell ab.

Nach einer anfangs dynamischen Phase der Abkühlung bildet sich ein mehr oder weniger stationärer Potenzialzustand aus. Voraussetzung dafür ist eine Regeneration des Erdwärmepotenzials durch anhaltende konvektive Energiezufuhr (Grundwasserströmungen) oder periodische Stillstandzeiten der Gewinnung.

Der Abkühlungskörper kann mittels Modellrechnungen beschrieben werden, die entsprechend der Qualität der Erkenntnisse über die einfließenden Parameter (Wärmeleistung, Temperaturverteilung, thermische Gesteinseigenschaften, Porosität und Permeabilität, Kleintektonik, Quantität und Richtung von Grundwasserströmungen) mit Unsicherheiten behaftet sind, jedoch eine verlässliche Größenordnung seiner Ausdehnung liefern können.

Bemessung des Bewilligungsfeldes


Geschlossenes Polygon, das die grundrissliche Projektion des Abkühlungskörpers um die Erdwärmesonde (oder bei mehreren Sonden aller einzelner Abkühlungskörper) in seiner maximal zu erwartenden Ausdehnung umschließt.

Als Abkühlungskörper ist wegen des mit zunehmendem Abstand von den Erschließungsbohrungen exponentiell abnehmenden horizontalen  Temperaturgradienten der Bereich anzusetzen, dessen Temperatur um mehr als einen bestimmten Grenzbetrag von der ungestörten Gebirgstemperatur abweicht. Dieser Grenzbetrag kann z.B. als Temperaturdifferenz oder als Prozentwert, bezogen auf die ungestörte Gebirgstemperatur angegeben werden. Er ist durch den Antragsteller entsprechend den lokalen Bedingungen darzustellen.

Sonstige Erdwärmeerschließungen

Neben den bisher behandelten Verfahren, bei denen "geogene" Erdwärme des Gebirges bzw. natürlicher Grundwasserleiter durch Bohrungen aufgeschlossen wird, ist auch die Erschließung von Erdwärme aus anderen Quellen denkbar. So bergen beispielsweise schwelende Bergehalden, Grubenwässer, Sümpfungswässer im Braunkohlenbergbau, Lagerstättenwässer bei der Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, Kavernenlaugen sowie die Entwässerung von Verkehrstunneln Wärmepotenziale, deren Nutzung unter Berücksichtigung der gegebenen Umstände im Einzelfall naheliegend und wirtschaftlich sein kann. Entsprechende Projekte sind in Deutschland zwar noch nicht umgesetzt, stehen aber zur Diskussion.
Bei dieser Aufzählung bleibt offen, ob die einzelnen Projekte unter Bergrecht fallen. Dies zu beurteilen und im Bedarfsfall festzulegen, wie eine Bewilligung zu bemessen ist, bleibt Einzelfallentscheidungen vorbehalten.