Frankfurt am Main ist ein besonders spannender Standort für die Nutzung oberflächennaher Geothermie. Seit einem Vierteljahrhundert wird hier gebohrt, gemessen und Erdwärme genutzt - trotz dichter Bebauung, komplexer Geologie und teilweise artesischer Grundwasserverhältnisse. Die Main-Metropole besitzt nämlich eine geothermische Anomalie mit erhöhten Untergrundtemperaturen und bietet somit ideale Voraussetzungen für die Nutzung von Erdwärme, sowie neue Perspektiven für eine nachhaltige Wärmeversorgung im urbanen Raum.

Der Vortrag blickt zurück auf 25 Jahre geothermische Praxis in Frankfurt am Main und stützt sich auf einen kompakten Datenschatz zur Nutzung der Erdwärme – von den Anfängen einzelner Pilotprojekte bis hin zu großflächigen Anlagen mit innovativen Konzepten. Dieses kontinuierliche Monitoring ermöglicht einen einzigartigen Überblick über die geothermischen Bedingungen im Stadtgebiet, sowie über technische und regulatorische Entwicklungen.

Anhand konkreter Projekte, Langzeitmessungen und umfangreicher Standortdaten werden typische Herausforderungen und bewährte Lösungsansätze aufgezeigt – und warum sich der Blick in den Untergrund Frankfurts lohnt. Abschließend wird ein Ausblick gegeben, wie sich die geothermischen Potenziale weiter erschließen lassen und welche Rolle sie in der klimaneutralen Stadt der Zukunft spielen können.

Im Zusammenhang mit der Errichtung großer geothermischer Anlagen wurden ab etwa dem Jahr 2006 an zahlreichen Standorten im Bereich von Frankfurt Temperaturdaten des Unter­grundes bis in eine Tiefe von meist 100 m, teils bis 250 m erhoben. Die erste gezielte Auswertung dieser Daten durch das HLNUG im Jahr 2012 belegte die Existenz einer oberflächennahen Temperaturanomalie im westlichen Innenstadtgebiet von Frankfurt, die sich mit Temperaturen von 18 – 23 °C in 100 m und in einem Fall mit 26 °C in 150 m Tiefe deutlich vom weiteren Umfeld mit durchschnittlichen 12 – 14 °C in gleichen Tiefen abhebt. Der geothermische Gradient, der in Deutschland im Mittel 3 K Temperaturzunahme pro 100 m Tiefe beträgt, liegt im Bereich der Anomalie bei bis zu 9 K/100 m, der geothermische Wärmefluss bei bis zu 120 mW/m², die Wärmeleitfähigkeit ist mit 1,3 – 1,8 W/m/K gering.

Zur Erkundung der geothermischen Anomalie und ihres thermischen Potenzials sowie den geologischen Gegebenheiten im mitteltiefen Untergrund ließ die Stadt Frankfurt am Main (Klimareferat) als Bauherrin von Anfang November 2022 bis August 2023 am Standort des Rebstockbades die „Forschungsbohrung Rebstock“ in Kooperation mit dem HLNUG im Rahmen der geologischen Landesaufnahme durchführen. Das Hessische Wirtschaftsministerium sowie die Stadt Frankfurt gemeinsam mit der Fa. Vulcan Energy Subsurface Solutions GmbH stellten hierfür finanzielle Mittel zur Verfügung. Die Bohrarbeiten wurden von der Firma Daldrup & Söhne AG ausgeführt.

Der Vortrag präsentiert die wesentlichen Ergebnisse der Forschungsbohrung.

Thermisch aktivierte Bohrpfähle bieten eine innovative Lösung für die geothermische Energienutzung in urbanen Gebieten, insbesondere in Innenstädten wie Frankfurt am Main. Diese Technologie integriert Energiepfähle in die Fundamente von Gebäuden, wodurch sie nicht nur statische Funktionen erfüllen, sondern auch als Wärmequelle und -speicher dienen. In Frankfurt, wo der Platz für herkömmliche geothermische Anlagen begrenzt ist, stellen thermisch aktivierte Bohrpfähle eine effiziente Alternative dar.

Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist ihre Fähigkeit, als Energiespeicher zu fungieren. Überschüssige Wärmeenergie, die während der Sommermonate gewonnen wird, kann in den Bohrpfählen gespeichert und in den Wintermonaten wieder abgegeben werden. Dies trägt zur Stabilisierung des Wärmebedarfs bei und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Darüber hinaus können private Unternehmen eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung dieser Technologie spielen. Ähnlich wie bei der Nutzung von Balkonkraftwerken und dezentralen Stromerzeugungsanlagen können Unternehmen in die Planung und Nutzung thermisch aktivierter Bohrpfähle einbezogen werden. Dies fördert nicht nur die Energiewende, sondern schafft auch neue Geschäftsmodelle und Investitionsmöglichkeiten.

Die Heat Islands in Innenstädten kann damit entgegen gewirkrt werden.

Zusammenfassend bieten thermisch aktivierte Bohrpfähle eine vielversprechende Lösung für die geothermische Energienutzung in urbanen Gebieten. Durch die Integration dieser Technologie in die Wärmewende können Städte wie Frankfurt ihre Energieeffizienz steigern und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

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