Um die Energiewende voranzutreiben stehen Wind- und Solarenergie oft im Fokus, viel erfahren wir über Geothermie nicht, können Sie uns erklären wie diese Art der Energiegewinnung funktioniert?
Dr. André Deinhardt: Geothermie (Erdwärme) ist die unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeicherte Wärmeenergie. Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, desto wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man geht davon aus, dass im Erdkern Temperaturen von etwa 5.000 – 7.000 °C erreicht werden. Diese in der Erde gespeicherte Wärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich.
Wir können diese Energie auf verschiedene Weise nutzen. Die Oberflächennahe Geothermie nutzt den Untergrund bis zu einer Tiefe von ca. 400 m und Temperaturen bis 25°C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Hierzu wird die Wärme aus dem Erdreich und oberflächennahem Gestein oder aus dem Grundwasser gewonnen. Oberflächennahe Geothermie wird meist in Verbindung mit Wärmepumpen genutzt.
Die Tiefe Geothermie nutzt Lagerstätten, die in größeren Tiefen als 400 m unter Geländeoberkante erschlossen werden. Die Reservoirtypen sind hier im Prinzip die gleichen wie bei der Oberflächennahen Geothermie. In der Tiefen Geothermie unterscheidet man darüber hinaus zwischen Hochtemperatur- und Niedertemperaturlagerstätten.
Erdwärme nutzt der Mensch schon sehr lange, denken Sie nur an Thermalbäder der Römer. Heute wird Geothermie sehr umfangreich in Verbindung mit Wärmepumpen genutzt. Außerdem wird vor allem im Großraum München Fernwärme aus Geothermie bereitgestellt. In Berlin gibt es neben vielen Einzelgebäuden auch Überlegungen Fernwärmeleitungen mit Geothermie zu versorgen.
Welche Bauarbeiten sind notwendig? Aus welcher Tiefe wird die Wärme genutzt?
Dr. André Deinhardt: Das kommt auf viele Faktoren an. Wenn Sie ihr Haus damit beheizen und kühlen wollen benötigen Sie eine oder mehrere Bohrungen. Die Tiefe der Bohrungen hängt u.a. von ihrem Wärmebedarf und von den Gegebenheiten im Untergrund ab. Die meisten Bohrungen für geothermische Wärmepumpen in Deutschland sind nicht tiefer als 100 Meter.
Bei der Tiefen Geothermie werden meist zwei bis sechs Bohrungen auf über 2.000 Meter niedergebracht. Dies erfordert u.a. die Errichtung eines entsprechenden Bohrplatzes, um den Umwelt- und Arbeitsschutzanforderungen zu genügen. Dieser Bohrplatz wird nach der Bohrung wieder zurückgebaut. Wenn die Anlage in Betrieb geht sieht man lediglich das Gebäude der Heizzentrale oberirdisch. Das heißt Geothermie hat einen sehr geringen Flächenbedarf im Verhältnis zur gewonnen Kilowattstunde Wärme.
Dr. André Deinhardt: Geothermie ist einer starken Sektor-Kopplung zwischen Strom- und Wärmemarkt zuträglich. Zum einen benötigen die Geothermie-Anlagen Pumpenstrom, welchen sie z.B. aus Wind- und Sonnenergie erhalten können. Zum anderen kann der Erdboden als saisonaler Speicher genutzt werden. Das heißt im Winter wird mit Hilfe von Pumpenstrom Energie entzogen und im Sommer die Wärme wieder zugeführt durch die passive Gebäudekühlung.
Der Anteil der Geothermie an der Primärenergiebereitstellung in Deutschland ist zurzeit noch sehr gering, allerdings stetig wachsend. Derzeit existieren mehr als 400.000 Geothermie-Wärmepumpen-Anlagen in Deutschland. Diese sind in der Lage aus beispielsweise eine Kilowattstunde Strom fünf Kilowattstunden Wärme bereitzustellen. Bei tiefen Geothermie-Anlagen die große Wärmenetze beliefern können ist dieses Verhältnis sogar noch besser.
Die Tiefe Geothermie wird in Zukunft auch einen wesentlichen Beitrag zur Verkehrswende leisten, in dem man Lithium aus Thermalwässern extrahiert. Schwerpunkt dieses neuen Betätigungsfeldes wird der sogenannte Oberrheingraben sein. Potentialstudien lassen hier den wesentlichen Abbau von Lithium erwarten. „Grünes“ Lithium ist essenziell für die umweltfreundliche Produktion von Batteriezellen für Elektrofahrzeuge.
Wir wissen, dass einige Energiegewinnungsformen wenig nachhaltig sind. Wie grün ist Geothermie?
Dr. André Deinhardt: Bei der herkömmlichen Stromerzeugung und Wärmebereitstellung aus Kohle, Erdöl oder Erdgas wird bei der Verbrennung CO2 freigesetzt. Werden herkömmlich erzeugter Strom und Wärme durch Erdwärme ersetzt, werden diese CO2 Emissionen fast vollständig eingespart. Wie viel CO2 gegenüber konventionellen Kraftwerken eingespart werden kann, hängt von den zum Vergleich herangezogenen Kraftwerken ab. Kohlekraftwerke zum Beispiel setzen zur Erzeugung von einem Megawatt Strom mehr CO2 frei als Gaskraftwerke. Diese Unterschiede in den Emissionen bestehen auch zwischen Öl und Gasheizungen. Das Umweltbundesamt errechnet in regelmäßigen Abständen die CO2-Bilanz von geothermischen Anlagen und anderen Erneuerbaren Energien. Geothermie ist demnach klimafreundlich, ganz besonders wenn der notwendige Pumpenstrom ebenfalls aus Erneuerbaren Energien stammt, z.B. Wind, Sonne, Wasserkraft, Bioenergie oder Erdwärme.
Neben der der positiven CO2-Bilanz verbraucht die Geothermie-Nutzung sehr wenig Flächen. Die Bohrungsfläche für eine Oberflächennahe Geothermie-Bohrung ist beispielsweise nicht größer als eine handelsübliche CD.
Wo sehen Sie in Deutschland Möglichkeiten dieses Thema schneller zu forcieren? In der Politik oder bei Investoren?
Dr. André Deinhardt: Geothermie ist wirtschaftlich, umwelt- und klimafreundlich sowie zuverlässig. Deshalb investieren sowohl private als auch öffentliche Marktteilnehmer in diesen Bereich. Die Politik muss für den Ausbau der Geothermie die Rahmenbedingungen setzen, d.h. unter anderem Geothermie von Belastungen (z.B. Stromsteuer, EEG-Umlage) befreien. Geothermie ist eine Chance für umweltfreundliche Jobs.
Durch EEG-Umlage und Stromsteuer, die dem Umweltschutz dienen sollen, wird paradoxer- weise eine umweltfreundliche Technologie in ihrer Entwicklung blockiert. Insgesamt wird der Preis für den Strom für Erdwärmeheizungen durch Steuern und Abgaben verdoppelt; zum Vergleich: Öl und Gas werden nur zu 20-30 % belastet.
Auch heute sind noch mehr als 8 von 10 verkauften Heizgeräten Öl- oder Gasheizungen. Eine schnelle Kehrtwende ist nötig, verbunden mit einem Verbot der Installation von fossilen Heizsystemen, sonst rücken auch die Klimaziele 2050 schnell außer Reichweite.
Tiefengeothermische Projekte sind im Betrieb günstig, in der Anfangsphase jedoch mit vergleichsweise hohen Investitionskosten verbunden. Diese Finanzierungshürden sollten über Ausfallbürgschaften und Direktzuschüsse in der Startphase kompensiert werden. Der Ausbau von Wärmenetzen und die Möglichkeiten zur Einspeisung von Erdwärme in diese Netze sollten gestärkt werden.
Ich glaube, dass die Politik auf einen guten Weg ist die Rahmenbedingungen für einen zügigeren Ausbau der Geothermie zu schaffen. Die Stadtwerke und private Marktteilnehmer investieren bereits in großen Umfang. So will die Stadt München bereits 2030 ihre Fernwärmeversorgung überwiegend aus Geothermie bereitstellen. Hamburg startete im August das Geothermie-Reallabor Wilhelmsburg. Ich bin überzeugt, dass auch Berlin diesen Weg gehen wird. Die Kostendegression, welche wir bei Windenergie und Photovoltaik gesehen haben, wird auch Geothermie in die Breite tragen.
