Die Wärmeleitfähigkeit von Böden und Gesteinen ist der maßgebliche Parameter zur Dimensionierung von Erdwärmetauscheranlagen nach der VDI-Richtlinie 4640. Bei Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit kann der Wärmetransport aus dem Umgebungsgestein in den Erdwärmetauscher rechnerisch abgeschätzt werden.

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Materialeigenschaft und von der Zusammensetzung des Bodens bzw. Gesteins, der Geometrie der Boden- bzw. Gesteinsmatrix und der Porenfüllung abhängig. Sie wird von Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur beeinflusst; dies ist jedoch bei der oberflächennahen Geothermie wegen der geringen Veränderung des Drucks und der Temperatur mit der Tiefe vernachlässigbar.

Neben dem konduktiven Wärmetransport hat auch der konvektive Wärmetransport durch den Fluidfluss (Grundwasser und Sickerwasser) eine wesentliche Bedeutung für die gewinnbare Wärmemenge. Damit kommen dem Wassergehalt der Böden und dem Flurabstand bzw. der Mächtigkeit der ungesättigten Bodenzone sowie deren Ausbildung eine erhebliche Bedeutung zu.

Das Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz hat an typischen, in Rheinland-Pfalz verbreiteten Böden und Gesteinen selbst Messungen von geothermischen Parametern (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität sowie Temperaturleitfähigkeit) durchgeführt.

Es sind verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit bekannt. Sie reichen von deren direkten Messung am Gestein (z.B. Bohrkern) bis zu deren Abschätzung anhand des Mineralbestands. Um Heterogenitäten des Untersuchungsmaterials zu berücksichtigen und eine mittlere Wärmeleitfähigkeit für einen Tiefenbereich angeben zu können, werden auch in-situ-Messungen im Bohrloch (Thermal-Response-Test) durchgeführt oder Werte indirekt aus geophysikalischen Bohrlochmessungen abgeleitet.
Die vom Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz vorgenommenen Messungen wurden im internen Labor durchgeführt. Für die Böden und Lockergesteine wurde fast ausschließlich das Messgerät KD2 Pro der Decagon Devices. Inc. eingesetzt. Für die Festgesteine erfolgten die Messungen im Wesentlichen mit dem Thermoscanner der Lippmann & Rauen GbR.

Die thermischen Eigenschaften der Böden wurden an ungestörten Stechzylinderproben aus 174 Bodenprofilen in Rheinland-Pfalz in Abhängigkeit von deren Wassergehalt bestimmt. Die ermittelten Werte ergänzen die Karte der Wärmeleitfähigkeiten von Böden.
Die Wärmeleitfähigkeitswerte für Festgesteine wurden an 560 Festgesteinsproben aus Rheinland-Pfalz ermittelt. Sie sind entsprechend der stratigrafischen Einheiten sortiert und als Mittelwerte für die Sättigungsgrade „trocken“ und „wassergesättigt“ angegeben. Ergänzend werden für die stratigrafischen Einheiten statistische Angaben zur den gemessenen Wärmeleitfähigkeiten als Boxplot-Darstellungen (siehe Rand) dargestellt. Die Messwerte sind in die Karte der gemittelten Wärmeleitfähigkeiten für verschiedene Tiefenbereiche eingeflossen.

Das Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz (LGB) ist seit September letzten Jahres assoziierter Partner im Forschungsprojekt „WärmeGut“. Dieses ist Teil der Erdwärmekampagne des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit dem Ziel, das Potenzial der Geothermie für klimaschonende Wärmeversorgung zu erschließen. Es dient der Verbesserung und bundesweit einheitlichen Bereitstellung von Geoinformationen zur oberflächennahen Geothermie. In diesem Rahmen sollen Datenlücken durch umfangreiche Datenaufbereitung geschlossen werden.

Die Durchführung des Projekts erfolgt durch das Leibnitz-Institut für Angewandte Geophysik, die Georg-August-Universität Göttingen, die geoENERGIE Konzept GmbH, die Bundesanstalt für Geologie und Rohstoffe und teilnehmende Staatliche Geologische Dienste.

Durch die Förderung des BMWK ist es dem LGB möglich, umfassende Zuarbeiten in dem Projekt zu leisten und für die Geothermie wichtige Daten für das Gebiet von Rheinland-Pfalz zur Verfügung zu stellen.

• Sammlung und Aufbereitung von Temperaturdaten in Rheinland-Pfalz
  Beim LGB sind Messdaten zu Temperaturen des Untergrunds vorhanden. Diese sind bisher zu einem weitaus größten Teil lediglich in Papierform oder als Scans verfügbar.
  Die Daten werden gesichtet, digitalisiert, aufbereitet und in eine Datenbank überführt. Darüber hinaus werden sogenannte bohrlochgeophysikalische Temperaturprofile digitalisiert und in die Datenbank importiert.
• Sammlung und Aufbereitung gemittelter Wärmeleitfähigkeitsmesswerte
  Beim LGB werden umfangreiche Wärmeleitfähigkeitsmessungen im Labor durchgeführt und veröffentlicht. Darüber hinaus sind gemittelte Wärmeleitfähigkeitsmesswerte aus sogenannten „Geothermal-Response-Tests“ aus Bohrungen in analoger Form vorhanden. Diese Daten werden gesichtet, digitalisiert, aufbereitet und in eine Datenbank überführt.
• Darstellung der potenziellen Eignung von Böden für Erdwärmekollektoren
  Bisher stellt das LGB die Themen „Eignung des Bodens für Erdwärmekollektoren“ und „Wärmeleitfähigkeit des Bodens“ als Online-Karten zur Verfügung. Diese Produkte werden im Rahmen von WärmeGut verbessert. Zusätzlich können Themenkarten wie z.B. die Darstellung der Wärmekapazität und der Temperaturleitfähigkeit von Böden sowie der Dimensionierung von Erdwärmekollektoren erstellt werden.
  Ebenfalls werden die Messungen der Wärmeleitfähigkeit an Bodenprofilen in Rheinland-Pfalz aufbereitet und die Profilbeschriebe und Messdaten als Berichtsformat verfügbar gemacht.
• Aufbereitung der Schichtenverzeichnisse und sonstiger relevanter Informationen ausgewählter Bohrungen
  Informationen aus Bohrungen sind Grundlagen für die Erstellung geologischer und geothermischer Modelle. Beim LGB werden Bohrungsinformationen in einer Datenbank verwaltet. Diese sind bisher allerdings nur teilweise entsprechend dem neuestem Standard in den Datenbankfeldern vorhanden.
  Im Rahmen des Projekts werden für repräsentative Bohrungen vorhandene Informationen und relevante Daten als Datensätze in die Datenbank überführt. Weiterhin werden ausgewählte Bohrungen hydrogeologisch bearbeitet Die bohrlochgeophysikalischen Messkurven werden digitalisiert und ebenfalls in die Datenbank überführt.

Das „geothermische Informationssystem“ (GeotIS) ist ein frei zugängliches digitales Informationssystem zur Geothermie und bietet umfangreiche Möglichkeiten, die potenzielle Nutzung geothermischer Ressourcen regional zu untersuchen.