Erneuerbare Energie aus der Tiefe

Klimafreundlichen Energieversorgung mit Geothermie möglich

Ein ganz besonderer Bodenschatz und Energielieferant schlummert auch bei uns unter der Erdoberfläche: die Erdwärme oder geothermische Energie. Hiermit sind die vom flüssigen Erdinneren aufsteigenden Energieströme gemeint. Sie entstehen zum größten Teil, wenn radioaktive Elemente in der Erdkruste oder im Erdmantel zerfallen. Diese Energie erwärmt das Gestein und die wasserführenden Schichten in der Erdkruste. Das zur Verfügung stehende Potenzial übertrifft die von der Menschheit benötigte Energie um ein Vielfaches. Aus geothermischer Energie kann fast emissionsfrei Strom, Wärme oder Kälte erzeugt werden. So lange lediglich so viel Energie entnommen wird, dass genügend Energie nachfließen kann, steht ein unabhängig von Witterung, Tages- oder Jahreszeit kontinuierlicher Energiestrom zur Verfügung. Das macht die Geothermie für eine nachhaltige Energieversorgung attraktiv. Sie ist wie die Biomasse und Wasserkraft nicht nur spitzen-, sondern auch grundlastfähig. Positiv ist auch ihr besonders geringer Flächenbedarf im Verhältnis zur Leistung. Daher kann sie im Energiemix der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Island deckt seinen Wärme- und Strombedarf bereits zum Großteil durch Erdwärme ab.

In Deutschland sind Erdbohrungen bis in zwei Kilometer Tiefe erforderlich

Deutschlandweit gibt es zwei Arten von Geothermie: hydrothermale Geothermie und Erdwärmesonden. Die hydrothermale Geothermie fördert die in der Tiefe vorhandenen heißen Thermalwässer und versorgt damit Siedlungen und Gewerbegebiete. In Deutschland wurden bisher mehr als 42 hydrothermale Heizwerke gebaut. An insgesamt neun Kraftwerksstandorten wird Geothermie mittlerweile auch zur Stromerzeugung genutzt. Eine Möglichkeit zur Nutzung der Erdenergie in heißen und trockenen Gesteinsschichten ist das Hot-Dry-Rock-Verfahren. Es wird Wasser in große Tiefen gepumpt, um das heiße Gestein als eine Art Wärmetauscher zu nutzen. In der Nähe von München gibt es dazu ein erstes Pilotprojekt. Beide Verfahren sind Beispiele für die Tiefengeothermie.

In Deutschland und Mitteleuropa sind Erdbohrungen bis in zwei Kilometer Tiefe oder mehr erforderlich, um Temperaturen zu erhalten, die für die Energieversorgung von Siedlungen und gewerblichen Verbrauchern geeignet sind. Die oberflächennahe Geothermie nutzt dagegen die Wärme in Nähe der Erdoberfläche, des Grundwassers oder der Luft. Auch diese relativ niedrigen Temperaturen lassen sich zum Heizen und Kühlen nutzen. In Deutschland werden in diesem Bereich bisher ausschließlich Erdwärmesonden oder -kollektoren in Kombination mit Wärmepumpen verwendet. Über 440.000 Anlagen gibt es davon bereits. 2022 betrug die gesamte installierte Leistung bisher für die direkte Nutzung der geothermischen Energie in Deutschland etwa 4.700 Megawatt (thermisch) und 47 Megawatt (elektrisch).

Klimafreundlichen Energieversorgung mit Geothermie

Strom aus Geothermie wird seit dem Jahr 2000 durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Im Wärmebereich fördert beispielsweise das Marktanreizprogramm der Bundesregierung den Einsatz der Geothermie. Die Erschließungskosten sind relativ hoch, den größten Anteil daran haben die Bohrungen. Für das Fündigkeitsrisiko – also den Tatbestand, dass die angetroffenen Temperaturen nicht ausreichend hoch sind oder die Fließrate der Thermalwasser zu gering ist – können Versicherungen abgeschlossen werden.

Geothermie kann einen erheblichen Anteil zur klimafreundlichen Energieversorgung beitragen. Geothermische Kraftwerke prägen die Landschaft weniger deutlich als beispielsweise die Windenergie und können gut in den Siedlungsbereich eingepasst werden. Die Standortwahl muss jedoch sorgfältig erfolgen, so dass Mensch, Natur und Umwelt nicht unnötig belastet werden. So ist dem Kühlprozess für die anfallende Abwärme über die entsprechenden Genehmigungsverfahren besonderes Augenmerk zu schenken.

Aus ökologischer und ökonomischer Sicht sind Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zu bevorzugen, sie produzieren Strom und nutzen gleichzeitig die anfallende Abwärme. Für den Bau von Heizkraftwerken ist es von Vorteil, wenn die Infrastruktur in der Kommune in Form eines bestehenden Fernwärmenetzes bereitsteht. Modellrechnungen zufolge steht in einem geothermischen Reservoir mindestens 30 Jahre lang ausreichend Wärme zur Verfügung, um ein Kraftwerk damit zu betreiben. Nach der Wärmeausbeute muss der Standort verlagert werden, die entstandene Wärmesenke regeneriert sich durch den aus dem Erdinneren erfolgenden Wärmestrom von selbst.

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