Thermische Nutzungen des oberflächennahen Grundwassers können eine effiziente Möglichkeit der Nutzung von regenerativer Energie darstellen, wenn geeignete hydrogeologische Verhältnisse vorliegen. Die Entnahme von Grundwasser und die anschließende Wiedereinspeisung mit verändertem Temperaturniveau verursachen thermohydraulische Effekte innerhalb eines Grundwasserleiters und sind in Baden-Württemberg (BW) im Rahmen von Wasserrechtsverfahren zu berücksichtigen.

Die Berechnung von Temperaturfeldern setzt eine plausibles hydrogeologisches Konzeptmodell voraus, auf dessen Grundlage die tatsächlichen Verhältnisse für einen Standort idealisiert beschrieben werden können. In der Regel erfolgt dies unter starker Vereinfachung der stattfindenden hydraulischen und thermischen Prozesse. Für die Betrachtung von Grundwasserwärmepumpanlagen für Ein- und Zweifamilienhäuser (ca. 15.000 bis 45.000 kWh pro Jahr) steht in Baden-Württemberg bereits seit dem Jahr 2009 ein vereinfachendes analytisches Verfahren zur Berechnung der Temperaturverteilung im genutzten Grundwasserleiter zur Verfügung. Die Anwendung des Berechnungsansatzes für größere Pumpraten führt zu unplausiblen Ergebnissen. Seitens des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft BW wurde deshalb ein neuer Arbeitskreis für die Bewertung von thermischen Grundwassernutzungen > 45.000 kWh pro Jahr eingerichtet. Auf Empfehlung des Arbeitskreises wurde das thermisch-hydraulische Grundwassermodell LGRBtom entwickelt.

LGRBtom ist eine Online-Anwendung und wird über einen Web-Browser bedient. Die An­wendung erfordert hydrogeologisches Fachwissen. Die Berechnungen erfolgen in 3D und Ergebnisse werden in 2D visuali­siert.

Es handelt sich um eine sog. Prinzipmodellierung. Eine Kalibrierung des Modells erfolgt nicht, weshalb dem Konzeptmodell für einen Modellstandort eine besondere Bedeutung zukommt.

Die thermische Modellie­rung berücksichtigt die relevanten Prozesse des Wärmetransports (Advektion, Dispersion, Konduktion, Wärmespeicherung und Austausch mit der Atmosphäre) für maximal drei Schichten (Grundwas­serüberdeckung, Grundwasserleiter und Liegendes).

Neben der thermohydraulischen Parametrierung des Modells sind die Brunnendaten, monatliche Entnahme-/Einleitrate und die Spreizung bei der Wiedereinleitung einzugeben.

Mit LGRBtom sind Temperaturfeldberechnungen für mehrere Brunnengruppen und Mehrbrunnensysteme mit Laufzeiten bis 30 Jahren möglich.

Aufgrund der vereinfachten Handhabung von LGRBtom können Variantenberechnungen (z.B. für die Grundwasserfließrichtung) und verschiedene Lastfälle mit vergleichsweise geringem Aufwand durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden zudem in einem Web-GIS visualisiert und als Shapefiles ausgegeben. Eingaben und Berechnungsergebnisse sind somit vollständig transparent.

LGRBtom ist eine Fachanwendung des Landes Baden-Württemberg, so dass dessen An­wendung räumlich auf Baden-Württemberg begrenzt ist. Die Anwendung befindet sich derzeit in der Testphase.

Die modelltechnische Entwicklung von LGRBtom wurde von der Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner GmbH durchgeführt. Die Bereitstellung erfolgt über das baden-württembergische Landesamt für Geologie Rohstoffe und Bergbau (LGRB) als LGRBtom.