Geothermie als erneuerbare Energiequelle 🌱

Geothermie wird auch in Deutschland immer mehr verwendet. 2022 wurden mit dieser rund 245 Gigawattstunden Strom erzeugt - in unserer Hauptstadt Berlin wurden vergleichsweise etwas mehr als 12.000 Gigawattstunden Strom verbraucht. 🏙 Noch ist Geothermie das Schlusslicht aller in Deutschland verwendeten erneuerbaren Energien, doch mit der Erforschung neuer Technologien wird sie immer attraktiver für den Energiemarkt. Um aus Geothermie Wärme und Strom zu gewinnen, werden verschiedene Methoden verwendet. Wie das Ganze genau funktioniert, erklären wir dir.

Die oberflächennahe Geothermie bezieht sich, wie es der Name bereits andeutet, auf die im Boden nahe der Oberfläche gespeicherte Wärme. Mithilfe von Wärmepumpen wird diese gewonnen, damit Privathaushalte mit ihr heizen können. Um das machen zu können, bohrt ein speziell dafür ausgelegter Bohrer ein bis zu 400 Meter tiefes Loch in die Erde. Je tiefer wir graben, desto wärmer wird es, da wir dem Erdkern näherkommen. Schon in einer Tiefe von etwa 400 Metern beträgt die Bodentemperatur etwa 20-25 Grad Celsius. 🌡

In das Bohrloch wird nun ein Rohrsystem eingebaut, das anschließend mit Wasser gefüllt wird. 💧 Es dient so als Bindeglied zwischen der Erdwärme und den Haushalten. Die umgebende Temperatur erhitzt die Rohre und damit auch das in ihnen fließende Wasser. Dieses wird dann an Haushalte weitergeleitet, wo nun die Wärmepumpe ins Spiel kommt. Sie nutzt die vorhandene Energie, um ein Kältemittel zu erwärmen. Das Kältemittel nimmt dabei die Wärme auf und verdampft nach und nach. Dabei gibt es die aufgenommene Wärme an das Heizsystem ab und kühlt sich dabei wieder ab. Anschließend wird es erneut erhitzt und der Kreislauf beginnt von vorne. 🔄

Es gibt verschiedene Typen von Wärmepumpen, aber in der Geothermie ist das Sole-Wasser-System präsent. 🌱💧 Jedoch erfordert diese Technologie beachtliche Investitionen, benötigt recht viel Platz und erfordert teilweise extra Genehmigungen, weswegen sie sich eher für Neubauten eignet. Deswegen existieren alternativ dazu platzsparende und kostengünstigere Varianten, wie zum Beispiel die Luft-Wasser-Wärmepumpe, die Wärme aus der umgebenden Luft nutzt. 💧

Diese eignen sich auch gut für Privathaushalte mit begrenztem Platz. Bei dieser musst du dir auch keine Sorgen um eine Genehmigung machen, sondern kannst sie einfach installieren lassen. Weitere Einblicke in die Welt der Wärmepumpen bietet unser Blogartikel über Wärmepumpen.

Auch wir bieten übrigens die kostengünstigeren Luft-Wasser-Wärmepumpen an. Solltest du dich dafür interessieren, findest du alle Informationen in unserer Produktseite über Wärmepumpen.

Eine andere Methode, um aus der Erdwärme sowohl Wärme, als auch Strom zu bekommen, ist die tiefe Geothermie. Im Vergleich zur oberflächennahen Geothermie wird hier deutlich tiefer gebohrt, in der Regel bis zu fünf Kilometer. Da wir uns hier noch näher am Erdkern befinden, können wir mit der Wärme sogar Strom erzeugen. 🌍 Es gibt zwei verschiedene Methoden für die Energiegewinnung aus tiefer Geothermie: das petrothermale und das hydrothermale System.

Petrothermal kommt aus dem Griechischen. Petro steht dabei für Steine oder Felsen und der Wortteil -thermal kommt von Thermós für die Wärme: Petrothermal beschreibt also die “Steinwärme”. 🌡 Bei diesem Vorgang wird Wasser durch das ausgehobene Bohrloch gepumpt und auf heißes Gestein gedrückt. Das Wasser erhitzt sich auf den Steinen, verdampft und wird dann wieder an die Oberfläche transportiert. Und nachdem die Temperaturen so hoch sind, dass das Wasser verdampft, kann die erzeugte Wärme auch in elektrische Energie umgewandelt werden. Dafür treibt das heiße Wasser eine Dampfturbine an, die wiederum einen Stromgenerator betreibt. 🌫

Das hydrothermale System - auch Hydro ist griechisch und bedeutet Wasser - nutzt für diesen Vorgang statt heißen Steinen direkt die im Boden vorhandenen Wasserschichten mit hoher Temperatur, um Wärme und Strom zu erzeugen. 💧🌡 Das Wasser muss also nicht extra zugeführt werden, sondern wird direkt aus bestehenden Reservoiren in der Erde entnommen, für Wärme und Strom verwendet und dann wieder in die Tiefe geleitet.

Geothermie ist eine zuverlässige und unerschöpfliche Energiequelle. Im Gegensatz zu Windenergie oder Solarenergie ist sie das ganze Jahr über zu jeder Uhrzeit und unabhängig von den Wetterbedingungen verfügbar - egal, ob Tag oder Nacht, Regen oder Schnee. Zudem bietet Geothermie eine lokale Quelle an umweltfreundlicher Energie und muss nicht aufwändig importiert werden. 🏞

Was hindert uns also daran, vollständig auf Geothermie umzusteigen? Natürlich ist jedes Energiesystem mit Kosten verbunden. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen, wie zum Beispiel Gas, ist die Anschaffung von Geothermie meist mehr als doppelt so teuer. 💰 Erst dieses Jahr wurde in Schwerin ein Tiefengeothermie-Heizwerk eröffnet, das 20.000 Haushalte versorgen soll. Gekostet hat diese Anlage insgesamt 20 Millionen Euro. Die hohen Preise liegen vor allem daran, dass die tiefen Bohrungen technisch sehr aufwändig sind und viel Know-How benötigen. Außerdem muss viel Infrastruktur und Ausrüstung bereitgestellt werden, um die Anlagen zu betreiben. 

Zusätzlich gibt es in Deutschland nur kaum Gebiete mit besonders hohen Temperaturen, sogenannte Hochenthalpie-Gebiete. Dazu gehören mitunter auch vulkanische Regionen. 🌋 Aus diesem Grund müssen wir uns in Deutschland auf Niederenthalpie-Lagerstätten fokussieren. Daher müssen Bohrungen tiefer sein, um die benötigten Temperaturen zu erreichen, was dementsprechend den Arbeitsaufwand noch einmal erhöht und die Arbeit erschwert.

In vulkanischen Gebieten, welche sich eigentlich besonders für geothermische Energiegewinnung eignen, gibt es noch dazu einige Risiken. Hier können bei den Bohrungen hochgiftige und brennbare Chemikalien freigesetzt werden. Allerdings können diese Emissionen heutzutage mit neuen Technologien gut vermieden werden.

Letztlich können seismische Ereignisse, wie zum Beispiel Erdbeben, auftreten. Dies geschah beispielsweise in einem Geothermiekraftwerk in Landau in 2009, weswegen dieses eine Zeitlang stillgelegt wurde. Dieses Risiko wurde jedoch mittlerweile umfangreich untersucht und stellt kein unbeherrschbares Risiko dar, solange alle geltenden Gesetze und Vorschriften sorgfältig eingehalten werden und Frühwarnsysteme für mögliche Ereignisse und Erdbeben installiert sind.

Die Geothermie präsentiert sich dank ihrer Verfügbarkeit als eine vielversprechende Quelle sowohl für Wärme als auch für Strom. Auch in Deutschland gewinnt diese erneuerbare Energiequelle ebenfalls zunehmend an Bedeutung. Allerdings wird ihr Fortschritt durch die aktuell noch sehr hohen Anschaffungskosten ausgebremst. Dennoch steigt der Anteil an produzierter Energie mit Geothermie jährlich an. Und mit mehr Forschung und neueren Technologien kann diese Quelle immer attraktiver für den Strommarkt werden. 🌱

Titelbild: © Unsplash - Dan Meyers