Geothermie

Geothermie: eine grundlastfähige,
alternative Energiequelle
Erdwärme als Energiequelle steht unabhängig
von Tages- und Jahreszeiten, Klima und Wetter
die Oberfläche. Die Erde wird dabei als Wärmequelle genutzt, um Stromturbinen oder Fernwärme-
zur Verfügung. Man unterscheidet zwischen der
oberflächennahen Geothermie zum Heizen und
netze zu betreiben. Allerdings muss neben einer
ausreichend hohen Temperatur das Tiefengestein
Kühlen von Gebäuden und der tiefen Geother-
auch eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit
mie zur kombinierten Strom- und Wärmeproduktion. Letztere erschließt Temperaturen über 130
aufweisen. Wenn diese nicht natürlich gegeben ist,
wird sie durch technische Maßnahmen verbessert.
Grad Celsius, die für einen effizienten Kraftwerksbetrieb nötig sind. Diese Geothermie-
Bei dieser Stimulation wird der Wasserdruck im
Bohrloch langsam gesteigert, sodass das natürliche
kraftwerke produzieren kaum Kohlendioxid und
sind nachhaltig, setzen aber Bohrungen in meh-
Netzwerk an Mikrobrüchen, Klüften, Spalten und
Poren im Gestein erweitert wird, wobei nur selten
reren Kilometer Tiefe voraus, die hohe Investiti-
eine spürbare Seismizität verursacht wird. Es ent-
onskosten erfordern.
steht ein sogenanntes EGS – Enhanced Geothermal System. Das so geschaffene Kluftnetzwerk
steht später im Normalbetrieb auch unter Betriebsdruck für die Wasserzirkulation zur Verfügung.
Funktionsprinzip
Nur auf der Erdoberfläche herrschen gemäßigte
Temperaturen und lediglich 0,1 Prozent der Erde
sind kühler als 100 Grad Celsius. Auf dem Weg
zum Erdkern nimmt die Temperatur kontinuierlich
zu. In 3 bis 4 Kilometern Tiefe steigt sie auf deutlich
über hundert Grad Celsius an. Die im Untergrund
als Wärme gespeicherte Energie wird in der Regel
durch Wasser als Trägermedium gefördert. Die
oberflächennahe Geothermie bis etwa 200 Metern
nutzt dazu meist nur eine Bohrung mit einer sogenannten Erdwärmesonde, in dem das Wasser in
einem geschlossenen System umläuft und dabei
die Untergrundwärme aufnimmt. Die tiefe Geothermie verpresst kaltes Wasser durch eine bis zu fünf
Kilometer tiefe Injektionsbohrung und fördert heißes
Wasser durch eine zweite Produktionsbohrung an
Relevanz
überhöhten Drücken auch spürbare Erdbeben erzeugt werden. Durch ein dichtes Überwachungsnetz
Die oberflächennahe Geothermie wird bereits flä-
von Sensoren, bessere Untergrundmodelle und
chendeckend in ganz Deutschland in Kombination
mit Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen einge-
standardisierte Verfahren lassen sich solche Ereignisse minimieren. Weltweit sind bereits über 500
setzt. Zahlreiche Ein- und Mehrfamilienhäuser werden so bereits umweltfreundlich und günstig beheizt.
tiefe Geothermieanlagen störungsfrei in Betrieb.
Andere Probleme können bei den oberflächennahen
Zur Stromproduktion sind in Deutschland die drei
ersten Geothermie-Kraftwerke in Landau, Bruchsal
Systemen durch unsachgemäße Bohrungen oder
fehlerhafte Planung auftreten, wenn natürliche Barri-
und Unterhaching in Betrieb, die jeweils bis zu 3,5
eren im Untergrund durchbrochen werden und das
Megawatt Strom produzieren und damit über 20 000
Haushalte versorgen. Ab Fördertemperaturen von
Grundwasser etwa in quellfähige Anhydrit-Schichten
vordringt. Geschieht dies weitflächig, sind an der
130 Grad Celsius kann eine Konversion von geothermischer Energie in Elektrizität wirtschaftlich
Oberfläche Bodenhebungen zu beobachten.
Oberflächennahe Geothermie ist bereits seit mehre-
erfolgen. Die beiden geeignetsten geologischen
Formationen für die tiefe Geothermie in Deutschland
ren Jahren voll wettbewerbsfähig. In der tiefen Geothermie stehen die hohen Fixkosten der ersten
sind der Oberrheingraben zwischen Frankfurt und
Bohrung dem finanziellen Risiko gegenüber, kein
Basel und das süddeutsche Molassebecken zwischen Donau und Alpen. Somit lägen zukünftige
verwertbares Wärmereservoir zu finden. In bekannten Gesteinsschichten mit gut erforschten Eigen-
Kraftwerke in der Nähe der süddeutschen Industrieund Ballungszentren, die über die heutigen Strom-
schaften wird die erwartete Durchlässigkeit sehr viel
häufiger angetroffen, womit die entsprechenden
netze nur schwer durch küstennahe Windkraftanlagen zu versorgen wären. Nutzt man Kraft-Wärme-
Projekte inzwischen auch versicherbar werden.
Kopplung lassen sich über Fernwärme auch Heizun-
Weiterführende Themen
gen betreiben. Durch Geothermie kann eine Versorgungssicherheit zur Deckung unseres Wärme- und
Mehr Information zur Geothermieforschung am KIT
Strombedarfs sehr effizient erreicht werden.
 http://www.agw.kit.edu
Chancen und Risiken
Geothermie beim Informationsportal BINE
 www.bine.info/hauptnavigation/themen/
Die Stärke der Geothermie ist ihre Grundlastfähigkeit
und Versorgungssicherheit. Die angezapften unterirdischen Wärmereservoirs sind unabhängig von Wind
erneuerbare-energien/geothermie
Bundesverband Geothermie
und Wetter sowie rund um die Uhr verfügbar. Im
Winter bei niedrigen Oberflächentemperaturen ist die
 www.geothermie.de
Leistung eines Kraftwerks sogar höher und folgt so
der saisonalen Energiebedarfskurve. Geothermiean-
Geothermal Education Office (englisch)
 www.geothermal.marin.org
lagen benötigen wenig Platz an der Oberfläche, sind
nachhaltig im Sinne einer Generationengerechtigkeit
und produzieren kaum Kohlendioxid.
Zur Erkundung tiefer Reservoire nutzt man die durch
den erhöhten Porendruck induzierten seismischen
Ereignisse, die mittels empfindlicher Seismographen
aufgezeichnet werden und dadurch die Wasserdurchlässigkeit im Untergrund charakterisieren. Die
hiermit verbundenen Prozesse sind sehr komplex
und bilden einen Schwerpunkt aktueller Forschung.
So können bei unsachgemäßer Ausführung und
Geothermal Resource Council (englisch)
 www.geothermal.org
Herausgeber
Karlsruher Institut für Technologie
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen