Erdwärme für die Energieversorgung

Im Untergrund schlummert viel ungenutzte Energie: es ist in der Erdkruste viel heißer als an der Erdoberfläche. Das macht sich die Geothermie zunutze.



Die Geothermie - oder auch Erdwärme genannt - gehört zu den Energiequellen, die helfen könnte, den Ausstoß von Treibhausgasen wie CO2 deutlich zu reduzieren. Sie ist außerdem grundlastfähig: Das heißt, Erdwärme steht fast jederzeit zur Verfügung und ist nicht abhängig vom Wetter wie beispielsweise die Windenergie. In den vergangenen Jahren entstanden Geothermiekraftwerke vorwiegend im Süden Deutschlands, da der Untergrund südlich der Donau dafür sehr gut geeignet ist.

In Deutschland wird die Geothermie zur Wärme- als auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Diese Technologie trägt momentan bislang nur einen geringen Teil zur Energieversorgung insgesamt bei. Das liegt zum einen daran, dass noch Forschungsbedarf in punkto Untergrund besteht und zum anderen sind die Investitionskosten zu Beginn eines Geothermieprojektes - verglichen mit anderen Erzeugungstechnologien - sehr hoch.

Wie entsteht Erdwärme?

Als geothermische Energie wird die Wärme bezeichnet, die unter der Erdoberfläche gespeichert ist. Erdwärme entsteht größtenteils durch den Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in den Gesteinen. Am heißesten ist der Erdkern mit bis zu 7000 Grad Celsius. Die Temperaturen nehmen zur Oberfläche hin immer weiter ab. Oberflächennah kommt zusätzliche Wärme durch die Sonneneinstrahlung und Niederschlag hinzu.

Durch diese Temperaturunterschiede zwischen dem Kern und der Erdoberfläche wird ständig Erdwärme aus der Tiefe nachgeliefert, erklärt zum Beispiel das bayerische Landesamt für Umwelt die Vorgänge unter unseren Füßen. Für die Nutzung steht also eine große Wärmemenge zur Verfügung und da diese Energie als quasi unerschöpflich angesehen wird, zählt sie zu den erneuerbaren Energien.

Wie wird die Geothermie genutzt?

Bei der Nutzung unterscheidet man häufig zwischen der oberflächennahen und der tiefen Geothermie.

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Um bei der oberflächennahen Geothermie die Energie nutzen zu können, wird die Wärme beispielsweise über Erdwärmekollektoren, Sonden, Energiepfähle oder Grundwasserbohrungen entzogen. Da sich Oberflächennahe Geothermie in Tiefen von bis zu 400 Metern abspielt, muss in der Regel das Temperaturniveau durch sogenannte erdgekoppelte Wärmepumpen erhöht werden. Oberflächennah wird die Erdwärme meist für einzelne Gebäude eingesetzt - für die Bereitstellung von Warmwasser und Raumwärme. Aber auch Gewächshäuser können damit beheizt werden oder Weichen im Schienenverkehr.

Tiefe Geothermie

Mithilfe von Tiefenbohrungen kann die gespeicherte Erdwärme ebenfalls für die Energiegewinnung genutzt werden. In der Fachsprache nennt sich das Tiefe Geothermie. Sie nutzt per Definition die Energie aus einer Tiefen von mehr als 400 Metern. Bei der tiefen Geothermie kann die Energie direkt genutzt werden, da die Temperaturen viel höher sind und nicht nachträglich noch über technischem Weg angehoben werden müssen. Diese Variante der Erdwärmegewinnung wird vor allem im großen Kraftwerksbereich eingesetzt. Es gibt bei der Tiefen Geothermie zwei verschiedene Ansätze: die petrothermale und die hydrothermale Gewinnung der Wärme aus dem Untergrund.

Bei hydrothermalen Anlagen wird Thermalwasser zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt. Dazu werden die wasserführenden Schichten angebohrt. Bei einem petrothermalen System wird die Wärme hingegen aus tiefen Gesteinsschichten entzogen. Neben der Wärmeversorgung ist Tiefengeothermie außerdem in bestimmten Regionen für die Stromerzeugung nutzbar - ab einer Temperatur von rund 90 Grad Celsius ist eine wirtschaftliche Stromerzeugung möglich.

Wo in Deutschland werden Geothermiekraftwerke gebaut?

Für die Erdwärmenutzung in tiefen Schichten von mehr als 400 Metern muss der Untergrund passen. In Deutschland sind vier Regionen besonders für Tiefengeothermie-Projekte geeignet:

• Süddeutsches Molassebecken
• Oberrheingraben
• Norddeutsche Becken sowie
• Aquifere (Gesteinskörper mit Höhlräumen) in Nordrhein-Westfalen

Derzeit gibt es in Deutschland 37 Anlagen, die Wärme, Strom oder beide erzeugen. Die meisten Geothermiekraftwerke werden in Süddeutschland betrieben.

Oberflächennahe Geothermie

Oberflächennah - also bis zu 400 Metern - kann die Erdwärme fast überall angezapft werden. Deutschlandweit existieren mittlerweile mehr als dreihunderttausend Anlagen.