Die sogenannte Geothermie zählt zu den interessantesten Formen der erneuerbaren Energien und kommt immer öfter auch in privaten Haushalten zum Einsatz. Grund genug, um uns hier einmal etwas genauer mit ihr zu beschäftigen und Interessierten näherzubringen, was man darunter versteht und wie das Ganze funktioniert.

Grundsätzlich versteht man unter Geothermie die Strom- und Wärmeerzeugung aus der Wärme des Erdinneren, also eine kontinuierliche regenerative Energieform. Geothermie, auch Erdwärme genannt, entstand hauptsächlich durch den Zerfall radioaktiver Gesteine im Rahmen der Erdentstehung. Sie ist also so alt wie die Erde selbst. Die Wärme wird aus der Erdkruste genutzt, die je nach Standort (Ozean, Kontinent) 40 bis 60 km dick ist. Hierhin steigt die Wärme aus dem Erdinneren, die mehrere Tausend Grad beträgt, mittels Wärmeleitung (physikalisch erklärt: Wärme fließt vom wärmeren in den kälteren Körper) oder Konvektion (Gase, die Wärme transportieren), sodass die Temperatur um 20 bis 40 °C pro Kilometer in die Tiefe ansteigt.

Oberflächennahe Geothermie

Die Temperatur der oberflächennahen Erdkruste entspricht in etwa der Jahresdurchschnittstemperatur. Durch Bohrungen wird das Gebiet erschlossen, installierte Wärmepumpen entziehen die Wärme, um im Sommer zu kühlen oder im Winter Heizkosten einzusparen. Diese Form der Erdwärme kann nicht nur unter Privatgrundstücken angewandt werden, sondern nutzt auch die bereits vorhandenen Bohrungen von Tunneln oder Bergbaubetrieben. Erschöpfte Bergwerke besitzen etwa die nötige Infrastruktur, um hydrothermales Wasser zu nutzen.

Tiefe Geothermie

Eine weitere, aufwendigere Form der Erdwärmenutzung ist die sogenannte tiefe Geothermie. Dominiert wird diese, weltweit anzutreffende Geothermie von sogenannten Hochenthalpie-Lagerstätten, die an Vulkanen vorkommen. Hier sind Wasser und Dampf mehrere Hundert Grad heiß und relativ nah zur Oberfläche. Dieses Fluid wird dann entweder ins Wärmenetz eingespeist oder zur Stromerzeugung durch Turbinen genutzt. Da dieses Verfahren abhängig vom Vulkan ist, fördern entsprechend wenige Länder diese Form der Geothermie – bislang hauptsächlich die USA, Japan und Indonesien.

Niederenthalpie-Lagerstätten kommen dagegen in nichtvulkanischen Gebieten vor. Wie bereits erwähnt, steigt die Temperatur pro Kilometer je nach Standort um etwa 30 °C an, sodass eine tiefe Bohrung entsprechend große Wärme verspricht. Mindestens 100 °C sind für eine rentable Strom- und Wärmeerzeugung notwendig, also mindestens 3–4 km tiefe Bohrungen. So kann hydrothermales Wasser mit geeigneter Temperatur gefördert und die Wärme nutzbar gemacht werden. Das Wasser wird nach der Nutzung wieder der Erde zugeführt.

Kann das Wasser nicht gefördert werden, wird durch tiefe Erdwärmesonden ein Medium in die Erdkruste transportiert und dort aufgeheizt. Anschließend kommt das heiße Medium wieder an die Tagesoberfläche und kann genutzt werden. In der Regel wird eine Bohrung von etwa 2000–3000 m vorgenommen, die aus einem geschlossenen Rohrsystem besteht.

Nutzung der Geothermie

Wer sich detailliert über die Nutzung von Erdwärme informieren will, sollte einen Fachmann konsultieren. Ein zertifizierter Energieberater beispielsweise kann hier weiterhelfen.

Generell gilt: Die Wärme der Erde wird entweder direkt genutzt oder in einem Kraftwerk in Strom umgewandelt. Strom wird hauptsächlich durch Hochenthalpie-Lagerstätten erzeugt. Alternativ können in einer Kraft-Wärme-Kopplung beide Verfahren angewandt werden.

Oberflächennahe Geothermie wird hauptsächlich direkt durch Wärme oder Kälte genutzt. In Deutschland werden aktuell pro Jahr etwa 1,8 TWh Wärme durch tiefe Geothermie und 27,5 TWh durch oberflächennahe Geothermie erzeugt

Zukunft der Geothermie

Die Geothermie-Nutzung zog in den vergangenen Jahren enorm an. Kein Wunder: Handelt es sich hierbei doch um eine gut nutzbare und besonders saubere Form der Energieerzeugung (besser: Energienutzung, denn die zugrunde liegende Energie ist bereits vorhanden).

Was viele nicht wissen: Theoretisch könnte der gesamte Energiebedarf in Deutschland durch Erdwärme gedeckt werden. Daher erwarten Experten, dass in Zukunft ein deutlich höherer Anteil an Haushalten mit Erdwärme beheizt sowie ggf. mit Strom versorgt wird. Da die Bohrungen sowie der Bau von Kraftwerken jedoch teuer sind, schränkt dies die mögliche Zahl von Betreibern ein. Als regenerative Energieform besitzt Erdwärme jedoch das größte Potenzial von allen, da sie kontinuierlich gefördert werden kann.