Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik
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Energiesystemtechnik

Forschungsprojekt UrbanGroundHeat

UrbanGroundHeat – Wärmewende in urbanen Bestandsquartieren

Erschließung von oberflächennaher Geothermie in Abhängigkeit der technischen, wirtschaftlichen und rechtlichen Randbedingungen. Teilvorhaben des Verbundvorhabens: EnEff:Wärme: Werkzeugkästen für die Bewertung der geothermischen Wärmeversorgung

Das Projekt UrbanGroundHeat zielt darauf ab, die Wärmewende in urbanen Bestandsquartieren voranzutreiben. Um Klimaziele im Gebäudebereich in Deutschland kurz- und mittelfristig zu erreichen, ist eine deutlich größere Marktdurchdringung von Wärmepumpensystemen im Gebäudebestand notwendig. Die Umstellung bestehender Heizsysteme auf geothermiebasierte Wärmepumpensysteme spielt dabei eine zentrale Rolle.

Projektziele

Die Zugänglichkeit geothermiebasierter Wärmepumpensysteme für das Heizen von Häusern und Wohnungen ist zentraler Bestandteil des Projekts. Dabei verfolgte UrbanGroundHeat zwei Hauptziele:

  1. Auf Basis von modellbasierten Potentialuntersuchungen und Vorplanungen wurde die Umsetzbarkeit für bestehende Quartiere der beteiligten Energieversorger erarbeitet. Detaillierte technische, regulatorische und ökonomische Anforderungen wurden identifiziert und bewertet.
  2. Durch die Entwicklung von fallübergreifenden Leitfäden und die Erweiterung von Planungstools wurden die Voraussetzungen geschaffen, damit die Energieversorger künftig Geothermieprojekte im Bestand umsetzen können.

Bestandsanalyse – Konzepterstellung – Bewertung

Um die Umsetzungsmöglichkeiten für Geothermie in den Fokusquartieren zu analysieren, wurde im ersten Schritt eine detaillierte Datenaufnahme durchgeführt. Diese umfasst:

  • Gebäudestruktur (Flächen, Volumina, Bauteilqualitäten)
  • Technische Gebäudeausrüstung zur Wärmebereitstellung
  • Ermittlung des Freiflächenpotentials für oberflächennahe Geothermie
  • Solarthermisches Regenerationspotential im Quartier
  • Geothermische Randbedingungen (hydrogeologische und wasserwirtschaftliche Standortbedingungen, mittlere Wärmeleitfähigkeit)
  • Klimarandbedingungen
  • Energieverbrauchsmesswerte der Gebäude

Projektabschluss und zentrale Ergebnisse

Das Projekt UrbanGroundHeat wurde Ende 2025 abgeschlossen. Die Ergebnisse sind im Abschlussbericht zusammengefasst, der über publica.fraunhofer.de frei zugänglich ist.

Für die Bestandsquartiere der beteiligten Energieversorger in Münster, Solingen, Bensheim, Schleswig und Berlin wurden Konzepte für die Umsetzung einer Wärmeversorgung mit oberflächennaher Geothermie modellbasiert erarbeitet. Dabei wurden die technischen, regulatorischen und ökonomischen Anforderungen identifiziert und bewertet:

  • Technisch: Bei hoher Anschlussdichte und ausreichend Fläche eignen sich kalte Nahwärmenetze mit zentralem Erdwärmesondenfeld und dezentralen Wärmepumpen, bei kleineren Quartieren eher dezentrale Einzellösungen. Eine Regeneration des Untergrunds, etwa über Solarthermie, ermöglicht Geothermielösungen auch bei knappen Flächen.
  • Regulatorisch: Entscheidend sind vor allem die wasserrechtliche Erlaubnis, Einschränkungen in Wasserschutzgebieten und der Zugriff auf geeignete Flächen. Eine bergrechtliche Bewilligung ist für oberflächennahe Geothermie seit der jüngsten Änderung des Bundesberggesetzes nicht mehr erforderlich.
  • Ökonomisch: Die geothermische Versorgung ist bei passenden Rahmenbedingungen wirtschaftlich konkurrenzfähig. Netzgebundene Lösungen lohnen sich vor allem bei größeren Quartieren, wobei kalte Netze oft günstiger sind als Niedertemperaturnetze.

Aus der Analyse der wurden für die Quartiere folgende Empfehlungen abgeleitet: 

Als Ergänzung zu marktverfügbaren Berechnungswerkzeugen wurden im Projekt insgesamt fünf vereinfachte Hilfstools entwickelt. Sie können in einem Vorplanungsprozess aufgrund ihrer geringen Detailtiefe wertvolle Unterstützung bieten und sind im Abschlussbericht beschrieben. Eines dieser Hilfstools für eine erste überschlägige Konzeptauswahl ist als Webapplikation online erreichbar.

Hilfstool

Leitfaden für Wärmeversorgungskonzepte mit oberflächennaher Geothermie

Weiterhin wurden im Rahmen des Vorhabens zwei Rechtgutachten erstellt, die im Anhang des Abschlussberichtes zu finden sind:

  • „Untersuchung rechtlicher Rahmenbedingungen und Gestaltungsmöglichkeiten für den Zugriff von Energieversorgern auf öffentliche und private Flächen für die Errichtung und den Betrieb von Erdsondern und Nahwärmenetzen dafür“, BBH.
  • „Bewertung der Temperaturänderung durch geothermische Nutzung von Grundwasserleitern am Beispiel des Standorts Berlin“, TU Bergakademie Freiberg. 

Das Projekt UrbanGroundHeat konnte beispielhaft zeigen, welche Versorgungskonzepte für eine Umrüstung auf (geothermiebasierte) Wärmepumpen unter welchen Randbedingungen und Quartierseigenschaften geeignet sind.

Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Logo Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz