Mehr als die Hälfte des Energieverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Wärmeerzeugung. Die Gewinnung der Erdwärme aus der Tiefe von mehr als 400 Metern kann eine deutlich stärkere Rolle zur Energieversorgung leisten. Tiefengeothermie ist unabhängig von Wind und Sonne, also
- grundlastfähig,
- regenerativ und
- klimaneutral.
Innovation durch Forschung
Technische Herausforderungen und wirtschaftliche Risiken limitieren jedoch bislang die bundesweite Nutzung tiefengeothermischer Energie. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) setzt deshalb auf mehr Forschung. Folgende Fragen sollen angegangen werden:
- Wie und wo lassen sich Wärmequellen (Reservoire) im Untergrund besser lokalisieren?
- Wie müssen Monitoringkonzepte aussehen, um eine Tiefenbohrung sicher niederbringen zu können, um Erdwärme dauerhaft sicher und nachhaltig zu gewinnen?
- Wie lassen sich Ergebnisse auf andere Regionen und Standorte übertragen?
Die Forschungsergebnisse tragen dazu bei, Werkzeuge für die bessere Planung, sichere Durchführung und umfängliche Überwachung von Tiefengeothermieprojekten zu entwickeln.
Woher stammt die Erdwärme?
Die Wärmeenergie hat ihren Ursprung im tiefen Erdinneren. 30 bis 50 Prozent der Erdwärme stammt aus der Zeit der Erdentstehung vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Der größte Teil der Energie entsteht beim Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in den Gesteinen. So wird stetig Wärme nachproduziert.
Welche Arten von Geothermie gibt es?
Allgemein lässt sich zwischen oberflächennaher Geothermie und Tiefengeothermie unterscheiden. Bis zu einer Tiefe von circa 400 Metern spricht man von oberflächennaher Geothermie, danach von Tiefengeothermie.
Wo kann Tiefengeothermie in Deutschland genutzt werden?
Theoretisch eignen sich große Teile des deutschen Untergrundes für die Tiefengeothermie. Doch nicht alle geologische Formationen sind vollständig kartiert und ihre wirtschaftlichen Potenziale bekannt. Besonders geeignet sind das Norddeutsche Becken, das Alpenvorland und der Oberrheingraben.
Welchen Beitrag kann die Tiefengeothermie in Deutschland leisten?
Derzeit stammt in Deutschland weniger als ein Prozent der regenerativ erzeugten Wärme aus der Tiefengeothermie. Laut Studien hat Tiefengeothermie jedoch das Potenzial, ein Viertel des gesamten deutschen Wärmebedarfs zu decken.
Wie funktioniert Tiefengeothermie?
Text 5: Über Tiefbohrungen (> 400 m) werden Wärmequellen im Untergrund erschlossen. Dafür werden zwei Brunnen gebohrt. Über den einen wird das heiße Wasser aus dem Untergrund gefördert und die Wärme oberirdisch genutzt, über den anderen wird das abgekühlte Wasser wieder in den Untergrund gepumpt. So entsteht ein Kreislauf.
Wofür kann die gewonnene Energie genutzt werden?
Die über Brunnen geförderten heißen Thermalwässer werden zur Wärmeversorgung beispielsweise von Stadtquartieren genutzt. Sehr heißes Thermalwasser (> 120 °C) wird auch zur Stromerzeugung genutzt. In Geothermiekraftwerken wird heißer Dampf eingesetzt, um eine Turbine-Generator-Kombination anzutreiben und die Energie dann in Strom umzuwandeln.
Wie gelangt die Wärmeenergie zum Verbraucher?
Um Geothermie in ganzen Ortschaften oder Stadtteilen nutzen zu können, eignen sich vor allem Fernwärmenetze. In diesen Netzen wird thermische Energie in einem wärmegedämmten Rohrsystem, das überwiegend erdverlegt ist, zur Versorgung von Gebäuden mit Heizwärme und Warmwasser transportiert.
Relevanz der Forschung
Der gesellschaftliche Nutzen liegt auf der Hand: die Nutzung der Geothermie macht Deutschland unabhängiger von Energieimporten und Preisschwankungen und kann ganz wesentlich zur Erreichung der Klimaschutzziele beitragen.
Redaktionsschluss dieses Textes: 01.11.2024