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Unter uns

Geothermische Energie ist theoretisch unerschöpflich, überall und rund um die Uhr vorhanden. Ihre Nutzung ist klimafreundlich – unabhängig von Sonne und Wind. Island heizt seine Hauptstadt Reykjavik zu fast 100 Prozent mit Erdwärme. Wissenschaftler sehen auch für Deutschland ein großes Potential in der Wärmeerzeugung aus der Tiefe.

Abendländische Vorstellungen verlagern die Hölle unter die Erde, in der griechischen Mythologie ist dort der Hades. Tatsächlich ist es unter der Erdoberfläche vor allem warm. Je tiefer man bohrt, desto wärmer wird es. In Form von Erdwärme liegen dort riesige Energieressourcen verborgen, die größtenteils vom natürlichen Zerfall radioaktiver Substanzen, teilweise auch vom heißen flüssigen Erdkern stammt. Auch die Sonneneinstrahlung trägt zur Erdwärme bei.

Die Umstellung auf erneuerbare Energien hat weltweit das Interesse an der Nutzung der Geothermie für die Wärme- und Stromversorgung gestärkt. Island – reich an Vulkanen – heizt die Hauptstadt Reykjavik zu über 99 Prozent mit Erdwärme. Geothermische Energie ist theoretisch unerschöpflich, überall und rund um die Uhr vorhanden. Ihre Nutzung ist klimafreundlich, unabhängig von Sonne und Wind und landschaftsschonend. Das könnte ihr einen wichtigen Platz in der Energiewende in Deutschland einräumen: „Mittlerweile haben alle verstanden, dass wir Wege finden müssen, um nachhaltige und heimische Energien zu fördern“, sagt Ernst Huenges vom Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ, der das Internationale Geothermiezentrum ICGR leitet. In Deutschland gibt es zwar kaum noch vulkanische Aktivitäten und auch die geologischen Bedingungen sind nicht so optimal wie in Island. Dennoch sieht Huenges ein großes Potenzial insbesondere für die Wärmeversorgung. Langfristig, so schätzt er, könnten etwa 10 Prozent des Primärenergiebedarfs durch Geothermie abgedeckt werden: „Erdwärme ist nicht die Lösung, aber ein Teil der Lösung: Sie kann Schwierigkeiten der anderen erneuerbaren Energien – zum Beispiel deren Abhängigkeit von äußeren Faktoren – ausgleichen.“

So weit ist es allerdings nicht. Im letzten Jahr hat Erdwärme ungefähr fünf Prozent zur Wärmeversorgung in Deutschland beigetragen, schätzt André Deinhardt, Geschäftsführer des Bundesverbandes Geothermie. Der Beitrag zum Stromverbrauch steigt zwar, ist aber immer noch unter 0,1 Prozent. „Leider ist die Schere zwischen dem, was machbar wäre, und dem, was gemacht wird, relativ groß“, sagt er. Ein Grund dafür sind die Kosten. Denn Geothermie benötigt erstmal eine hohe Anfangsinvestition. „Ein Kraftwerk der tiefen Geothermie braucht ungefähr fünf bis sieben Jahre, bis es richtig läuft. Wenn es aber einmal läuft, dann dauerhaft und kostengünstig“, erklärt der Wissenschaftler Huenges. Beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) begründet man die überschaubare Anzahl an Geothermiekraftwerken damit, dass „die wirtschaftlichen Risiken im Bereich der tiefen Geothermie bei den einzelnen Projekten hoch sind“: Die Umsetzung kostet viel, ist abhängig von verschiedenen Faktoren, darunter die lokalen geologischen Gegebenheiten, und es bestehen strenge rechtliche Anforderungen. Gefördert wird natürlich trotzdem, zum Beispiel durch das Marktanreizprogramm (MAP) des Bundes oder im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes.

Zusätzlich aber hat die Geothermie ein Imageproblem. Der Bundesverband Geothermie kennt das: „Erdwärme ist mit einer Reihe von negativen Vorstellungen verbunden“, sagt Deinhardt. Unter den Befürchtungen, so die Erfahrungen des Bundesverbandes, sind solche, die mit Geothermie gar nichts zu tun haben, sondern eine diffuse Angst ausdrücken. Dieser ließe sich nur mit Aufklärung begegnen, sagt Deinhardt.

Darunter fällt zum Beispiel das Wissen über die Methoden. Man unterscheidet zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie. Oberflächennahe Geothermie arbeitet in einer Tiefe von bis zu 400 Metern. Eine spezielle Flüssigkeit  gelangt in einem geschlossenen System in die Tiefe, erhitzt sich, wird nach oben geholt und dort mit einer Wärmepumpe auf ein entsprechendes Temperaturniveau angehoben . Damit lässt sich ein Einfamilienhaus heizen und kühlen. Diese Form der Geothermie wird vielerorts bereits in Privathaushalten genutzt, je nach geologischen Bedingungen – und finanziellen Möglichkeiten, denn billig ist die Bohrung nicht.

Die tiefe Geothermie erzeugt nicht nur Wärme, sondern auch Strom, und das in Tiefen von vier Kilometern oder mehr. Auch hier gibt es unterschiedliche Varianten. Unterschieden wird vor allem zwischen denen, die mit, und denen, die ohne Wasser arbeiten. Wenn in der Tiefe Wasser vorliegt, wird es heiß nach oben gepumpt. Der Dampf treibt eine Turbine an und produziert so Strom. Diese Systeme nennt man hydrothermale Systeme. Davon gibt es schon einige in Deutschland, zum Beispiel im Bayrischen Molassebecken, oder auch im Großraum München, wo einzelne Gemeinden mit Strom aus Geothermie-Anlagen versorgt werden. Wenn kein Wasser im Untergrund ist, sondern heißes Gestein, kann man mit dem Hot-Dry-Rock Verfahren arbeiten. Diese Form der Förderung mit petrothermalen Systemen ist in Deutschland in der Forschungsphase. Dabei wird von oben Wasser hinzugegeben, das in der Tiefe durch das Gestein gepresst wird und sich dabei erhitzt. Die Geothermie nutzt hier teilweise Verfahren, wie sie auch bei der Erdgasförderung angewandt werden. Das mag auch der Grund für die Bedenken in der Bevölkerung sein. Huenges betont, dass in Deutschland eine solche Bohrung nur unter strengsten Bedingungen des Umwelt- und Wasserschutzes stattfinden können. Die Risiken, sagt er, seien eher für die die Investoren groß, nicht aber für Leib, Leben und Häuser. „Die Sorge darf zwar nicht ignoriert werden, aber kann oft durch Aufklärung – und sorgfältige ingenieurwissenschaftliche Arbeit – beseitigt werden“, sagt er. Das macht dann auch den Weg frei, um reale Umsetzungsprobleme anzugehen. Darunter fallen zum Beispiel technische Probleme beim Bohren oder das Risiko, dabei gar nicht erst fündig zu werden.

Geothermie ist zwar nicht die Lösung für die Energiewende, aber ein unverzichtbarer Teil – und die Nutzung bietet vielfältige Möglichkeiten; nicht nur für die Gewinnung sondern zum Beispiel auch für die Speicherung von Energie. Neu ist die Nutzung der Erdwärme übrigens nicht: schon die Thermalbäder der Römer haben so funktioniert.

Geothermie-Forschung bei Helmholtz

Im Topic Geothermal Energy Sytems des Forschungsprogramms Renewable Energies forschen verschiedene Helmholtz-Zentren zur Geothermie:

Geothermie-Forschungsplattform Groß Schönebeck  (Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)

Forschungsschwerpunkte Geothermie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)

Forschungsschwerpunkt Simulation / Umweltinformatik am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

21.05.2015 , Leonie Achtnich

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