Geothermie

Geothermie (Erdwärme) ist die unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeicherte Wärmeenergie. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 Meter zu, die man tiefer in die Erde vordringt. Die Erde strahlt täglich etwa viermal mehr Energie in den Weltraum ab, als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen. Zur Nutzung unterscheidet man

 

  • oberflächennahe Geothermie
  • tiefe Geothermie
    • hydrothermale Systeme
    • petrothermale Systeme

 

Oberflächennahe Geothermie nutzt Bohrungen bis 400 Meter und Temperaturen bis 25°C: Anwendung: Beheizen und Kühlen.[2]

 

Tiefengeothermie wird zur Wärmeversorgung von Ortschaften, Stadtteilen eingesetzt. Sie kann auch zur Erzeugung von Strom dienen. Bislang konnten vor allem die hydrothermalen Reservoire Deutschlands erschlossen werden. [2]

  • Hydrothermale Systeme setzen im Untergrund an wasserführenden Schichten an und nutzen dieses Thermalwasser zur Energiegewinnung. Die Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland befinden sich in 3 Regionen: dem Oberrheingraben, dem Molassebecken und dem Norddeutschen Becken (siehe Abbildung). [1]
  • Unter dem Begriff des petrothermalen Systems versteht man die Nutzung heißen Tiefengesteins, welches im Wesentlichen frei von zirkulierenden Thermalwässern ist. Diese Ressourcen können unter derzeitigen technisch-wirtschaftlichen Bedingungen jedoch erst begrenzt genutzt werden.[1]

 

©Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG):  "Tiefe Geothermie, Grundlagen und Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland“


Stand 2016 gibt es zur tiefen Geothermie (Bohrtiefe > 400 m) laut Bundesverband für Geothermie (GtV) folgende Daten [3]:

  • 34 Anlagen in Betrieb: installierte Wärmeleistung 281 MW
  • davon 15 Anlagen mit Stromerzeugung: 38 MW elektrischer Leistung
  • 34 Anlagen in Bau oder Planung

In Hessen ist laut GtV derzeit das Projekt in Wiesbaden/Massenheim in Planung sowie ein Projekt bei Heubach/Groß-Umstadt in Betrieb (Wärmesonde).[3]

Generell liegt die Hauptnutzung der Geothermie in Hessen derzeit in der Bereitstellung von Raumwärme. Meist erfolgt dies mit Hilfe der Kombination einer oberflächennahen Erdsonde und einer Wärmepumpe. Daneben kann die Temperatur in Tiefen von etwa 3000 Metern so hoch sein, dass hiermit Strom in einem Kondensationskraftwerk erzeugt werden kann.[4] In einem Forschungsprojekt im Auftrag des Hessischen Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUELV) hat die TU Darmstadt in Kooperation mit dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) untersucht, ob sich Hessens Untergrund zur Stromerzeugung eignet : Im hessischen Oberrheingraben südlich von Frankfurt besteht "eine geothermische Anomalie". Das betrifft den Bereich südlich des Frankfurter Flughafens und die Region Riedstadt, Trebur, Groß Gerau, Walldorf.[5] Die Erschließung des tiefengeothermischen Potenzials ist für Land Hessen aufgrund der Grundlastfähigkeit ein signifikanter Baustein im zukünftigen Energiemix - wenn auch das Potenzial zur Stromgewinnung aus Geothermie in hessen im Vergleich zu Windkraft und Photovoltaik sehr kleine ist. Immerhin lässt der hessische Rheingraben als primäres Erschließungsziel theoretisch zwei Dutzend tiefengeothermische Anlagen zu.[4]

Risiken: oberflächennahe Geothermie

Zu oberflächennaher Geothermie liegt umfangreiche Erfahrung vor. Bis Ende 2015 gab es in Deutschland etwa 330.000 Anlagen mit etwa 3300 MW (z.B. Erdwärmesonden oder -kollektoren in Verbindung mit Wärmepumpen). Jährlich werden etwa 17.000 Anlagen neu installiert (Zahlen 2015).

Wirtschaftlichkeit: In welchem Maß auf nachhaltige Weise Wärme gewonnen werden kann, hängt von den geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen im Untergrund ab. Kartenwerke und zunehmend auch Internetportale der geologischen Landesämter bieten eine gute Datengrundlage.
Umwelt: Bei der Erschließung des Untergrunds über Bohrungen besteht generell ein Risiko von Umweltbeeinträchtigungen für die Schutzgüter Boden und Grundwasser. Unter ungünstigen Umständen können bei Bohrungen auch Baugrundrisiken zum Beispiel in Form von Setzungen auftreten. Bei fachgerechter Planung sind alle diese Punkte zu berücksichtigen und können nicht zuletzt durch den Einsatz von gut ausgebildeten und erfahrenen Bohrfachkräften gemeistert werden. Im Betrieb zeichnen sich oberflächennahe Geothermieanlagen durch einen sehr geringen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer aus.[6]

Risiken: Tiefengeothermie

Aufgrund der Komplexität der Technik sind in der tiefen Geothermie die Risiken bei der Umsetzung von Projekten ungleich höher als bei der oberflächennahen Geothermie. Generell sind bei jedem Projekt fünf Risikogruppen in Betracht gezogen werden: Das Fündigkeitsrisiko, geologische & geotechnische Risiken, wirtschaftliche Risiken, Umweltrisiken und politische Risiken.[6]

 

Vorkommnisse (Beispiele)