Geothermie

Geothermie wird oftmals synonym mit dem Begriff Erdwärme verwendet. Im engeren Sinn bezeichnet Geothermie die in der erreichbaren Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie sowie deren Gewinnung und Nutzbarmachung. Geothermische Energie lässt sich sowohl für die Beheizung und Brauchwassererwärmung als auch für die Stromerzeugung nutzen. Die Gewinnung geschieht auf zwei sehr unterschiedliche Arten: die oberflächennahe und die tiefe Geothermie.

Wie funktioniert Geothermie?

Tiefe Geothermie entnimmt Wärmeenergie auf einem vergleichsweise hohen Temperaturniveau aus einem natürlichen Wärmereservoir, wie es im Allgemeinen in tieferen geologischen Schichten zu finden ist. Im Erdreich steigt die Temperatur im Durchschnitt etwa um drei Grad Celsius pro hundert Meter. Aufgrund der hohen Temperatur in tiefen Erdschichten lässt sich diese Wärmeenergie meist unmittelbar für Heizzwecke und für die Stromerzeugung nutzen.

Die Wärme oberflächennaher Erdschichten lässt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand gewinnen. Das Temperaturniveau liegt jedoch in der Regel im Bereich der durchschnittlichen Umgebungstemperatur. Oberflächennahe Geothermie ist daher vor allem in Verbindung mit Wärmepumpen interessant, die das Temperaturniveau der gewonnenen Wärmeenergie anheben. Mit diesen Eigenschaften eignet sich die oberflächennahe Geothermie auch für den Einsatz beim Endverbraucher, das heißt für die umweltfreundliche, regenerative Energiegewinnung in Ein- und Mehrfamilienhäusern.

Wie wird Geothermie gewonnen?

Die Möglichkeiten der Energiegewinnung unterscheiden sich ebenfalls bei oberflächennaher und tiefer Geothermie. Bei der tiefen Geothermie kann in manchen Fällen im Erdreich bereits natürlich vorhandenes Wasser als Transportmedium für die Wärmeenergie genutzt werden. In anderen Fällen wird Wasser in trockene heiße Gesteinsschichten gepumpt. Je nach Höhe der Temperatur kann die Wärme in beiden Fällen dann in Form von Sattdampf, Nassdampf oder Heißwasser über Bohrungen aus dem Erdreich entnommen und zur Stromerzeugung sowie als Prozess- oder Heizwärme genutzt werden.

Eine typische oberflächennahe Nutzung von Geothermie verwendet Wärmetauscher unter dem Fundament oder im Grundstücksbereich von Ein- oder Mehrfamilienhäusern. Über diese Wärmetauscher wird mit dem Wasserkreislauf Wärme aus dem Erdreich entnommen und einer Wärmepumpe zugeführt.

Wie viel Potenzial steckt in der Geothermie?

Allgemein lässt sich das Potential der Geothermie anhand des natürlichen Wärmestroms aus dem Erdinneren abschätzen, der bei 0,06 bis 0,08 W/m² liegt. Einer Fläche von zehn mal zehn Metern könnten demnach im Mittel sechs bis acht Watt entnommen werden, ohne dass die Temperatur sinkt. In Deutschland waren 2013 geothermische Kraftwerke für die Stromerzeugung mit einer Gesamtleistung von ca. 29 MW installiert. Zu den sieben bereits in Betrieb befindlichen Kraftwerken sind zehn weitere in der Entwicklung oder im Bau. Dadurch wird die installierte Leistung von geothermischen Kraftwerken für die Stromerzeugung auf schätzungsweise 50 MW ansteigen.