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Die Wärmewende hinkt der Stromwende hinterher. Während Wind und Sonne in guten Jahren die Hälfte der Stromenergie nachhaltig liefern, decken regenerative Wärmequellen weniger als ein Fünftel des Wärmebedarfs. Politik, Verwaltung, Wirtschaft und Bürger müssen nun die Weichen für eine Wärmeversorgung ohne Öl und Gas stellen, die nachhaltig, versorgungssicher, regional und bezahlbar ist. Erdwärmepumpen stellen die vorteilhafteste Option dar, die nationalen Klimaziele für das Jahr 2045 zu erreichen. In der »Roadmap Oberflächennahe Geothermie - Potenziale, Hemmnisse und Handlungsempfehlungen« legen nun die Autoren der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG die notwendigen Schritte dar, um diese Option zu nutzen.

Wärmekonzepte für die regionale Industrie stehen im Fokus der nun startenden Machbarkeitsanalyse in Düren und Kreuzau. Tiefengeothermie und intelligente Wärmenetze könnten im Strukturwandel neue Möglichkeiten der Energie- und Wärmewende für Düren eröffnen. Fraunhofer IEG startet mit der lokalen Wirtschaftsförderung WIN.DN GmbH, der RWTH Aachen, der FH Aachen, dem Netzbetreiber Leitungspartner sowie den Stadtwerken Düren nun eine zwölfmonatige Machbarkeitsanalyse, die vom Land NRW gefördert wird.

Auf dem Weg zur Klimaneutralität nimmt der Anteil der erneuerbaren Energie im Energiemix stetig zu. Um wetterabhängigen Wind- und Sonnenstrom zuverlässig in das Energiesystem zu integrieren, braucht es flexible Abnehmer, die ihre Nachfrage regeln oder mit Speichern überbrücken können. Gebäude und Quartiere– als Schnittstelle der Sektoren Strom, Wärme und Elektromobilität – sind passende Standorte für systemdienliche und versorgungssichere Energietechnologien. Sie stehen im Fokus der neuen Forschungsgruppe am Fraunhofer IEG, die Michael Rath nun leitet.

Mehr nachhaltige und heimische Prozesswärme für die Industrie ist die Vision der Projektpartner Kabel Premium Pulp & Paper GmbH, Fraunhofer UMSICHT und Fraunhofer IEG. Das Team prüft im Rahmen des Forschungsprojektes »Geothermale Papiertrocknung«, wie Erdwärme am Standort des Papierwerks Kabel technisch und wirtschaftlich sinnvoll in die Prozesse der Papiertrocknung einzubinden ist und so importierte, fossile Energieträger wie Erdgas ersetzt. Eine Erkundungsbohrung im Hohenlimburger Steinbruch Steltenberg liefert in den nächsten Wochen neue Erkenntnisse über die Gesteine im Untergrund und deren Eignung zur Nutzung der tiefen Geothermie.

Vor dem Hintergrund der russischen Invasion in die Ukraine stehen die Gasimporte der EU aus Russland zur Diskussion und Alternativen werden angestrebt. Nur in geringerem Maße wurde bisher geklärt, was bei Pipelines und Transportinfrastruktur zu beachten ist und wo hier die aktuellen Engpässe liegen. Diese Wissenslücke adressiert das nun veröffentlichte Hintergrundpapier des Leitprojektes TransHyDE des BMBF. Es benennt die Stellschrauben, um die europäischen Gasinfrastrukturen zugleich resilient gegenüber Lieferausfällen und zukunftsfähig für die Bedarfe der Klimaneutralität etwa im Sinne einer Wasserstoffwirtschaft zu machen.

Wärmenetze, Georessourcen, Infrastrukturen und Technologietransfer waren die Gesprächsthemen beim Besuch der Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburgs, Manja Schüle, beim Fraunhofer IEG und dessen Leiter Mario Ragwitz in Cottbus.

Wärme ist die halbe Energiewende. Die Wärmeversorgung in Nordrhein-Westfalen emissionsfrei zu gestalten und damit einen wichtigen Beitrag zu Erreichung der Klimaschutzziele zu leisten, das wollen fünf kommunale Versorgungsunternehmen in NRW mit Hilfe von Geothermie erreichen. Gemeinsam gründeten die Aachener STAWAG, die Stadtwerke Bochum, die Stadtwerke Duisburg, die Stadtwerke Düsseldorf und die Stadtwerke Münster mit der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG) die »Allianz für Geothermie«.

Fraunhofer IEG und die Stadtwerke Bochum haben auch die zweite Geothermiebohrung in rund 820 Metern erfolgreich abgeschlossen. In den kommenden Tagen wird der Bohrturm abgebaut. Danach sind Pumpversuche vorgesehen, um die Ergiebigkeit des Grubenwassers besser einschätzen zu können. Im Februar war bereits die erste Bohrung in rund 340 Metern Tiefe erfolgreich verlaufen. Die beiden Bohrungen werden Teil einer energiesparenden Wärme- und Kälteversorgung der sogenannten 5. Generation für die Gewerbekunden am Standort. Die FUW GmbH, ein Tochterunternehmen der Stadtwerke, und die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG haben gemeinsam die Nutzung von Grubenwasser am Standort MARK 51°7 erkundet und mit der Bohrfirma MND Drilling das Bohrkonzept umgesetzt.

Wasserstoff kann in den klimaneutralen Energiesystemen der Zukunft Sektorengrenzen überwinden. Um jedoch Deutschlands Bedarf an grünem Wasserstoff decken zu können, braucht es große Kapazitäten an leistungsfähigen, kostengünstigen Produktionsanlagen, den Elektrolyseuren. Zwar sind bereits heute leistungsfähige Elektrolyseure am Markt verfügbar, die Wasserstoff zuverlässig herstellen, doch ihre Nebenprodukte – Wärme und Sauerstoff – zu nutzen ist noch nicht Standard. Das Fraunhofer IEG forscht im Teilprojekt »IntegrH2ate« gemeinsam mit der Linde GmbH unter dem Dach des Leitprojekts »H2Giga« des BMBF, um dieses Potential zu heben.

Die Energienetze sind im Wandel. Statt großer, zentraler Kraftwerke liefern in Zukunft viele dezentrale Anlagen Energie ins Netz. Zudem kommen mit Elektroautos, Elektrolyseuren und Wärmepumpen neuartige Verbraucher hinzu, die sich lokal abstimmen müssen. Die zuverlässige Regelung der kommenden Energieflüsse braucht neue methodische und systemische Lösungsansätze. Johannes Schiffer, der nun auf eine gemeinsame Professur der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg und des Fraunhofer IEG berufen wurde, wird diese Ansätze liefern.