Erdwärme

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Je tiefer man von der Erdoberfläche ins Innere unserer Erde vordringt, desto heißer wird es. Im Durchschnitt nimmt die Temperatur um etwa drei Grad Celsius pro 100 Meter Tiefe zu, dieser Wert schwankt aber regional stark, z.B. wegen vulkanischer Aktivitäten im Untergrund. Gebiete mit hohen Temperaturen in Oberflächennähe sind besonders interessant für die Strom- und Wärmegewinnung durch die Erdwärme (Geothermie). In Deutschland wird diese Erdwärme, die unter unseren Füßen schlummert, bislang kaum genutzt – ganz anders als beispielsweise in vulkanisch aktiven Gebieten wie Island.

In Neustadt-Glewe, Mecklenburg-Vorpommern, steht das erste Geothermiekraftwerk, das in Deutschland Erdwärme in elektrischen Strom verwandelt.

Geothermische Wärmekraftwerke kommen mit niedrigeren Temperaturen aus als Strom erzeugende Kraftwerke. Sie verwenden das warme Wasser aus der Tiefe direkt z.B. zur Speisung von Nahwärmenetzen. Strom produzierende Erdwärmekraftwerke nutzen den über 100 Grad Celsius heißen Wasserdampf aus der Tiefe zum Antrieb einer Turbine, mit der Strom produziert wird. Aber auch bei Temperaturen unterhalb 100 Grad Celsius lässt sich über die Verdampfung von einem organischen Medium Strom produzieren. In Neuseeland und Island wird diese Technik seit Jahrzehnten umfangreich genutzt.

Geothermienutzung in Deutschland

In Deutschland, wo viele Kilometer tief gebohrt werden muss, um die notwendigen Temperaturen zu erreichen, wird gegenwärtig in Geothermiekraftwerken vor allem Wärme erzeugt, die Stromerzeugung steckt noch in den Kinderschuhen. Es gibt 30 Geothermie-Heizkraftwerke mit einer installierten Leistung über 100 Kilowatt. In Neustadt-Glewe befindet sich das erste Erdwärme-Kraftwerk Deutschlands, das seit 2003 zusätzlich zur Wärmeproduktion auch Strom produziert. Weitere Strom produzierende Geothermie-Kraftwerke sind in Planung. Das größte Hindernis für den weiteren Ausbau der Erdwärme ist das Bohr-Risiko, denn vor der tatsächlichen Bohrung lässt sich nicht genau voraussagen, ob man am jeweiligen Ort die erwarteten Wärme- und Durchflusspotenziale tatsächlich finden wird.

Forschungsbohrung im Wald der Schorfheide für das Erdwärmeprojekt des Geoforschungszentrum Potsdam am Institut Geothermielabor.

Tiefe Geothermie (mehr als 2.000 Meter Tiefe)

Man unterscheidet bei der tiefen Geothermienutzung verschiedene Verfahren der Wärmeentnahme aus dem Untergrund. Das meist genutzte Verfahren in Deutschland ist die hydrothermale Geothermie. Thermalwasservorräte werden mittels zweier Bohrungen und Wärmetauschern zur Wärme- und teilweise Stromerzeugung genutzt; die Wassertemperaturen sind dabei zwischen 40 und 110 Grad Celsius.

Sollen Erdwärmepotenziale aus wasserundurchlässigen Schichten erschlossen werden, kann das Hot-Dry-Rock-Verfahren (bzw. petrothermale Geothermie) angewandt werden. Es funktioniert nach folgendem Prinzip: Über mindestens zwei Bohrlöcher wird Wasser mit Drücken von bis zu 150 bar in den Untergrund gepresst, das kalte Wasser schreckt das heiße Gestein ab, neue Risse bilden sich aus. Diese müssen bei einer mittleren Weite von weniger als einem Millimeter dauerhaft offen bleiben, um für die Geothermie nutzbar zu sein. So wird ein Wärmetauscher mit riesiger Oberfläche im Gebirge zwischen den Bohrlöchern geschaffen. Während des Betriebes wird dem System durch die eine Bohrung kaltes Wasser zugeführt und an der anderen Bohrung erwärmt wieder entnommen. Die natürlichen thermischen Auftriebskräfte des heißen Wassers erleichtern die Zirkulation.

Schließlich gibt es noch die Erdwärmesonde, ein Verfahren, bei dem die Wärme in einem geschlossenen System in einer Sonde zirkuliert, das aber vergleichweise wenig Energie liefert.

Oberflächennahe Geothermie mittels Wärmepumpen (weniger als 100 Meter Tiefe)

Im Gegensatz zur Nutzung von warmen und heißen Wässern aus dem tiefen Untergrund wird bei der oberflächennahen Geothermie Wärme aus dem kühleren, oberflächennahen Untergrund mit Hilfe von Wärmepumpen genutzt. In Deutschland liegt die mittlere Temperatur an der Erdoberfläche bei circa sieben bis elf Grad Celsius. Schon für diesen Temperaturbereich bietet sich ein breites Anwendungsspektrum in kleinen und mittleren dezentralen Anlagen zur Bereitstellung von Wärmeenergie und Kälte für gut gedämmte Ein- oder Mehrfamilienhäuser, Wohnblocks, öffentliche Gebäude, Verwaltungen, Krankenhäuser, Schulen, Gewerbebetriebe usw. Wegen des hohen Stromverbrauchs für die Wärmepumpen ist die Technologie allerdings nur für gut gedämmte Gebäude zu empfehlen. Die Oberflächengeothermie mit Wärmepumpenheizungen ist hierzulande schon weit verbreitet. 2007 waren ca. 130.000 Wärmepumpenheizungen in Detuschland installiert.

Greenpeace fordert:

  • Die Bundesregierung muss ein 100-Erdwärmeanlagen-Programm auflegen, um das Fündigkeitsriskio bei Bohrungen abzudecken oder alternativ eine entsprechende Versicherung bereitstellen
  • Änderung des Bergrechts und Einführung eines Vorrang-Gesetzes für die Errichtung von Geothermie-Anlagen, das eine Probebohrung mit vereinfachtem und zeitlich stark verkürztem Genehmigungsverfahren ermöglicht
 

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