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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.

Die Bäderbetriebe Frankfurt GmbH errichten den Neubau des Rebstockbades in Frankfurt am Main.

Das zukünftige Bad soll mit Wärmenergie aus Erdwärme für Prozesswärme- und Heizzwecke versorgt werden. Zur Erschließung des geothermischen Potenzials wird ein oberflächennahes Sondenfeld mit insgesamt 20 Sonden mit jeweils 399 m Sondenlänge zum Heizen, sowie ein weiteres flaches Sondenfeld mit bis zu 16 Sonden mit 99 m Sondenlänge zum Kühlen errichtet. Die Sonden des 399 m-Feldes verteilen sich dabei auf ein nördliches Feld bestehend aus 9 Sonden sowie ein südliches Feld bestehend aus 11 Sonden. Nord- und Südfeld werden wechselseitig betrieben und bedienen je eine Industrie-Wärmepumpe, welche zusammen ca. 500 kW Heizleistung bereitstellen. Zusätzlich soll eine auf dem Flurstück des Rebstockbades befindliche 1.060m tiefe Forschungsbohrung zu einer 850m-Koaxialsonde umgebaut werden.

Die Betriebsstunden im 400 m Nord- und Südfeld wurden so ausgelegt, dass an einem Tag Wärme aus dem Nordfeld und am Folgetag aus dem Südfeld gewonnen wird. Am darauffolgenden Tag wieder aus dem Nordfeld, dann aus dem Südfeld u.s.w.. Die 850m Koax - Sonde kann das 400 m Südfeld dann regenerieren, wenn die Wärme dem Nordfeld entzogen wird.

Durch den kombinierten Betrieb der EWS-Anlagen und der Wärmepumpen können bis zu 40% des Wärmeenergiebedarfes des Rebstockbades abgedeckt werden. Um sicher zu gehen, dass die drei Geothermiestockwerke miteinander interagieren, wurden die EWS-Simulationen mit der Software Polysun^® Designer der Firma VelaSolaris validiert. Anhand der aufgebauten Polysun^® Simulation kann man die analytischen Simulationen testen, um das Einschwingen des Untergrundes im Betrieb zu simulieren und zu steuern, bevor weitere aufwendige numerische Simulationen folgen müssen.

Ziel des Projekts GeoProH ist die Verbesserung der geologischen Entscheidungsgrundlage für die Erschließung geothermischer Potenziale in Hessen. Im Fokus steht die flugzeuggestützte geophysikalische Erhebung struktur- und lagerstättenrelevanter Tiefendaten mittels Full Tensor Gravimetrie Gradiometrie (FTG), insbesondere zur regionalen Bewertung von Erdwärmepotentialen im Oberrheingraben.

Die dabei generierten Daten dienen primär der Identifikation und Charakterisierung geothermisch nutzbarer Strukturen (petro- und hydrothermale Systeme) und werden mit bestehenden seismischen, geologischen und hydrogeochemischen Datensätzen verschnitten. Darüber hinaus können die gewonnenen Daten, in Abhängigkeit von geologischer Signatur und nach anschließender Interpretation, auch zur Beantwortung weiterer Fragestellungen beitragen – etwa zur potenziellen Lokalisierung lithiumführender Solevorkommen im Untergrund.