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Geothermie und Umweltwärme

Die Energie unter unseren Füßen

Geothermie – auch Erdwärme genannt – ist eine nach menschlichem Ermessen unerschöpfliche und konstant zur Verfügung stehende Energiequelle.  Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, desto wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 Grad Celsius pro 100 Meter Tiefe zu. Man geht davon aus, dass im Erdkern Temperaturen von etwa 5 000 bis 7000 Grad Celsius erreicht werden. 

Die Erde strahlt täglich etwa viermal mehr Energie in den Weltraum ab, als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen. 30 Prozent des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms kommen aus dem heißen Erdkern selbst. 70 Prozent entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste.

Oberflächennahe Geothermie

Die Oberflächennahe Geothermie nutzt Bohrungen bis etwa 400 Meter Tiefe und Temperaturen bis 25 Grad Celsius für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Die Erdwärme wird an der Oberfläche an die Wärmepumpe abgegeben und durch sie auf das zum Heizen notwendige Temperaturniveau gebracht. Derzeit sind in Deutschland rund 318.000 oberflächennahe Geothermieanlagen in Betrieb. Um die oberflächennahe Geothermie zu nutzen, werden verschiedene Technologien eingesetzt, so etwa Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren, Grundwasserwärmepumpen und Betonkernaktivierung. Mit Erdwärmesonden hat man eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit der Kühlung, was heute immer höheren Stellenwert besitzt. Die oberflächennahe Geothermie ist die wirtschaftlichste Form der Erdwärmenutzung, die grundsätzlich jedem zur Verfügung steht.

© Vaillant

Luft als Wärmequelle

Auch die Umgebungsluft eignet sich bestens als Wärmequelle für Wärmepumpen – dies funktioniert auch noch bei zweistelligen Minustemperaturen. Luftwärmepumpen gelten als unkompliziert und für die Sanierung geeignet, da weder Genehmigungen noch Bohrungen erforderlich sind. Allerdings sind baurechtliche Vorschriften hinsichtlich des Lärmschutzes zu beachten. Derzeit sind in Deutschland rund 300.000 Luft/Wasser-Wärmepumpen installiert. Grundsätzlich gilt die Luft/Wasser-Wärmepumpe in unseren Breiten als erprobtes, wirtschaftliches System. Für Niedrigstenergiegebäude mit nahezu dichter Gebäudehülle eignen sich Abluftwärmepumpen auch sehr gut. Diese nutzen nicht die Außenluft als Quelle, sondern die verbrauchte Abluft. Eine automatische Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung ist in der Regel integriert.

Tiefe Geothermie

In der Tiefen Geothermie sind hydrothermale und petrothermale Systeme zu unterscheiden. Hydrothermale Systeme setzen im Untergrund an wasserführenden Schichten an und nutzen dieses Thermalwasser zur Energiegewinnung. Unter dem petrothermalen System versteht man die Nutzung heißen Tiefengesteins, welches im Wesentlichen frei von zirkulierenden Thermalwässern ist. Der weitaus überwiegende Teil der geothermischen Ressourcen Deutschlands ist in den petrothermalen Ressourcen des tiefen Kristallingesteins gespeichert. Diese Ressourcen können unter derzeitigen technisch-wirtschaftlichen Bedingungen jedoch erst begrenzt genutzt werden. Hingegen sind hydrothermale Reservoire in Deutschland bereits in großer Zahl erschlossen. Gute Bedingungen dafür finden sich in diesen deutschen Regionen Regionen: dem Oberrheingraben, dem Molassebecken und dem Norddeutschen Becken. 

© SWM

Unverzichtbare Funktion für die Energiewende

Geothermie ist nicht nur landschaftsschonend, kohlendioxidarm und nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. Sie stellt ihre Energie darüber hinaus zuverlässig, planbar und zu stabilen Preisen zur Verfügung. Geothermie ist für den Verbraucher immer verfügbar, rund um die Uhr, wetterunabhängig und zu jeder Jahreszeit. Mit den bereits entwickelten Technologien ist es praktisch überall möglich, das Potenzial der Erdwärme zu nutzen: Geothermie ist Energie vor Ort.

Durch die heute bekannten Ressourcen der hydrothermalen Tiefen Geothermie könnten etwa 29 Prozent des deutschen Wärmebedarfs und mit der oberflächennahen Geothermie noch einmal etwa 28 Prozent abgedeckt werden. 

Zur Nutzung in petrothermalen Systemen steht im Tiefenbereich von 3.000 – 7.000 Metern unter der Fläche der Bundesrepublik so viel Energie zur Verfügung, dass Deutschland sich damit für ca. 10.000 Jahre komplett mit Strom und Wärme versorgen könnte. 

Nutzung der Geothermie in Deutschland

Tiefe Geothermieprojekte werden zur Wärmeversorgung ganzer Ortschaften und Stadtteile eingesetzt bzw. in einigen Fällen sogar zur Erzeugung von Strom. Entsprechend sind die Projekte auch weitaus umfangreicher in der Vorbereitung und Umsetzung. Hinzu kommt, dass bislang vor allem die hydrothermalen Reservoire Deutschlands erschlossen werden konnten. Die 26 bis heute realisierten Projekte befinden sich daher zum größten Teil im süddeutschen Molassebecken sowie auch im Norddeutschen Becken und im Oberrheingraben. 

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