Die Lösung für nachhaltiges Heizen schlummert unter unseren Füßen
Sonnenkraft, Windkraft und … Es gibt noch eine dritte erneuerbare Energie, die endlich aus ihrem Nischendasein tritt. So funktioniert sie.
Eine schier unerschöpfliche emissionsfreie Wärmequelle, die dort erschlossen werden kann, wo sie gebraucht wird, und die kaum Auswirkungen auf Klima und Umwelt hat– das klingt fast zu schön, um wahr zu sein. Doch das alles verspricht Geothermie zu erfüllen.
Tatsächlich gibt es die Technik dafür schon lange, auch in Deutschland wird Geothermie seit Jahrzehnten genutzt. Allerdings fristete diese Energieform bisher ein Nischendasein, macht einen verschwindend geringen Teil der Wärmeversorgung und einen noch kleineren der Stromerzeugung aus. Doch das ändert sich gerade. So fand Ende Februar in Offenburg die
Fast alle Parteien, die es in den neuen Bundestag geschafft haben, haben Geothermie in ihrem Programm zumindest erwähnt. Man scheint sich einig zu sein: Geothermie im Allgemeinen und tiefe Geothermie im Speziellen sollen eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Wärmenetze zu dekarbonisieren und dabei helfen, Deutschlands Klimaziele zu erreichen. Manche technologischen Entwicklungen rund um die Tiefengeothermie werden gar als
Was ist dran an diesen Hoffnungen? Wo sind die Grenzen? Und was genau fällt unter Geothermie? In diesem Text geht es zunächst um die Theorie: Wir schauen uns an, welche verschiedenen Arten von Geothermie es gibt, wie tiefe Geothermie funktioniert und welche möglichen Risiken sie mit sich bringt. In einem zweiten Teil dreht sich dann alles um die konkrete Anwendung von Tiefengeothermie – inklusive eines Besuchs bei einer Anlage.
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Wie ist der Status quo?
Wärme macht laut Umweltbundesamt mehr als
Will Deutschland seine Klimaziele auch nur annähernd erreichen, führt kein Weg an der Wärmewende vorbei. Geothermie ist ein Baustein davon.
Was ist Geothermie?
Strom aus Wind und Sonne gelten als die Schlüsseltechnologien für die Energiewende. Doch mit Geothermie gibt es eine weitere Quelle für erneuerbare Energie, die bislang öffentlich weniger Beachtung fand. Allerdings hat sie das Potenzial, auch den Wärmesektor unabhängiger von fossilen Energieträgern wie Öl und Gas zu machen. Ihr großer Vorteil: Sie ist durchgängig verfügbar, auch nachts und wenn kein Wind weht. Geothermie ist dabei im Prinzip nur ein anderes Wort für Erdwärme.
Eine Sonne unter unseren Füßen
Die Erde strahlt stetig Energie in den Weltraum ab. Diese Energie strömt in Form von Wärme konstant vom Erdinneren an die Oberfläche. Ein Teil davon stammt direkt vom heißen Kern in der Mitte unseres Planeten. Je nach Schätzungen herrschen dort Temperaturen zwischen 5.000 und 7.000 Grad Celsius – das ist ungefähr so heiß wie die Oberfläche der Sonne.
Der andere Teil der Wärme entsteht durch den natürlichen Zerfall radioaktiver Elemente im Erdmantel und der Erdkruste, in rund 30–70 Kilometern Tiefe. Die Erdkruste besteht nicht durchgängig aus dichtem Gestein, sondern weist Risse und Höhlen auf. In diesen Hohlräumen haben sich durch versickernden Regen Wasserreservoirs oder, je nach Temperatur, Dampfblasen gebildet.
In manchen Regionen gelangt dieses heiße Wasser von selbst an die Oberfläche und wird schon seit Jahrtausenden von den Menschen genutzt. So sollen die Römer vor rund 2.000 Jahren Thermen und ein Wärmenetz über heißen Quellen in Aachen aufgebaut haben. Auch die größte Therme der Welt in Erding bei München verdankt ihren Erfolg der Geothermie. Dort stieß man in den 1980er-Jahren allerdings nur aus Versehen auf die unterirdischen Vorkommen von fluorid- und schwefelhaltigem Wasser, als man wegen der damaligen Energiekrise nach heimischen Öl- und Gasfeldern suchte.
Für die Strom- und Wärmeerzeugung setzt man meist nicht auf natürliche Thermalquellen, sondern bohrt aktiv wenige Meter bis mehrere Kilometer tief in die Erde. Je nach Kontext können mit dem Begriff Geothermie unterschiedliche Dinge gemeint sein: Manchmal bezeichnet er die Energie an sich; manchmal die Technik, mit der man diese Energie anzapft.
Auf welche Arten lässt sich Erdwärme nutzen?
Je tiefer man in die Erde bohrt, desto höher sind die Temperaturen. Je nach Tiefe kommen dann jeweils unterschiedliche Techniken und mögliche Einsatzgebiete zum Tragen. Sie lassen sich grob in 3 Kategorien einteilen:
- Oberflächennahe Geothermie: Hier befinden wir uns in einer Tiefe zwischen 0 und 400 Metern, wo maximal 25 Grad Celsius herrschen. Mithilfe von
Viele Gemeinden entscheiden sich dafür, mit ihrem oberflächennahen Geothermie-Projekt nicht weiter als 100 Meter in den Boden zu bohren. Der Grund: Seit 2021 schreibt das Standortaufsuchungsgesetz vor, ab dieser Tiefe zu prüfen, ob eine Salz- oder Granitschicht vorliegt – und ob der Standort damit als potenzielles Endlager für radioaktiven Müll infrage kommt. Doch schon ab einer Tiefe von 50–100 Metern ist die Temperatur im Boden ganzjährig konstant, was eine zuverlässige Planung für die Nutzung ermöglicht. - Mitteltiefe Geothermie: Hiervon spricht man bei einer Tiefe von bis zu 1.000, je nach Definition auch bis zu 2.500 Metern, wo zwischen 40 und 60 Grad Celsius herrschen. Auch hier kommen Erdwärmesonden zum Einsatz. Sie können genutzt werden, um ganze Quartiere mit Wärme zu versorgen.
- Tiefe Geothermie: Tiefe Geothermie beginnt ab einem Bereich von 2.500 Metern Tiefe. Hier können die Temperaturen zwischen 60 und 180 Grad Celsius erreichen. Ab 120 Grad Celsius kann nicht nur Wärme genutzt, sondern theoretisch auch Strom erzeugt werden.
Die Aufmerksamkeit für Tiefengeothermie hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Dadurch können viele Haushalte auf einmal mit Wärme versorgt und Deutschland somit unabhängiger von Energieimporten werden. Zudem setzt Tiefengeothermie kaum Luftschadstoffe frei und braucht für die gleiche Menge Energie wesentlich weniger Fläche als beispielsweise Maiskulturen für Biogas.
Eine
Gleichzeitig gibt es insbesondere für den Ausbau von Tiefengeothermie in Deutschland bislang einige rechtliche und finanzielle Hürden (dazu mehr im zweiten Text). Höchste Zeit, sich diese Technik noch etwas genauer anzusehen.
Wie genau funktioniert Tiefengeothermie?
Tiefengeothermie in Deutschland ist bislang darauf angewiesen, im Untergrund auf Lagerstätten von ausreichend Thermalwasser zu stoßen (hydrothermale Geothermie). Für Erschließung und Nutzung dieses heißen Wassers als Energiequelle sind 2 Bohrungen nötig, die zusammen eine sogenannte Dublette bilden: eine Förder- und eine Injektionsbohrung.
Über das Rohr der Förderbohrung wird das Thermalwasser nach oben gepumpt. In der Geothermieanlage wird die Erdwärme über einen Wärmetauscher an ein zweites Kreislaufsystem abgegeben und fließt über ein Fernwärmenetz zu den Haushalten, die damit duschen oder im Winter heizen können. Das abgekühlte Thermalwasser gelangt über die Injektionsbohrung zurück in den Untergrund, wo es durch Poren im Gestein langsam Richtung Ausgangspunkt zurückströmt und sich dabei erneut erwärmt.
Aktuell wird in
Können Bohrungen für Geothermie Erdbeben auslösen?
In der Vergangenheit gab es immer wieder Meldungen über Erdbeben in Deutschland, die auf Bohrungen für Geothermieanlagen zurückgeführt wurden. So beispielsweise
Insgesamt ist das Risiko für Erdbeben bei hydrothermaler Geothermie gering. Denn diese Methode nutzt natürliche geologische Durchlässigkeiten und Wasservorkommen. Anders sieht es bei sogenannten petrothermalen Verfahren aus. Dabei werden zum Beispiel künstliche Risse im Gestein erzeugt, was dort die Spannung beeinflusst.
Durch sorgfältige Standortwahl, geologische Modellierung und Echtzeitüberwachung mittels seismischer Ampelsysteme lässt sich das Risiko bei hydrothermaler Geothermie gut kontrollieren.
Was plant Deutschland in Sachen (tiefe) Geothermie?
In Ländern mit anderen geologischen Gegebenheiten und mit vulkanischen Aktivitäten macht Geothermie einen viel größeren Anteil am Energiemix aus als in Deutschland.
China ist Spitzenreiter bei Geothermie
Abgebildet ist nur die direkte Nutzung von geothermischer Wärme (ohne Stromerzeugung)
Deutschland kann mit diesen Zahlen nicht annähernd mithalten. Hierzulande trägt Geothermie aktuell 0,1% zur erneuerbaren Stromerzeugung bei. Bei der Wärmeerzeugung macht
Die Ampelregierung setzte dennoch große Hoffnungen in diese Energieform. So sprach das Ministerium für Wirtschaft und Klimaschutz bereits 2022 in einem »Eckpunktepapier für eine Erdwärmekampagne« davon, bis 2030 die Einspeisung von Geothermie (oberflächennahe genau wie tiefe) in Wärmenetze auf 10 Terawattstunden pro Jahr zu ver-10-fachen. Im vergangenen Jahr legte die Bundesregierung ein
Einem
Auch auf EU-Ebene gibt es durchweg grünes Licht für Geothermie. So wurde im Dezember 2024 ein
Eine nahezu unerschöpfliche, heimische Wärmequelle, über die es nahezu politische Einigkeit gibt. Wo ist der Haken? Welche Hindernisse stehen Geothermie in Deutschland derzeit noch im Weg? Darum geht es morgen im zweiten Teil dieser kleinen Reihe.
Mit Illustrationen von Frauke Berger für Perspective Daily
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