Geothermie

Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der festen Oberfläche der Erde. Im Erdinneren herrschen enorme Temperaturen von bis zu 6.000 Grad Celsius, sichtbar an Vulkanen, heißen Quellen und Geysiren. Diese Wärme erhitzt Gesteins- und Erdschichten sowie unterirdische Wasserreservoirs und lässt sich zur Wärmeversorgung, Kühlung, Stromerzeugung oder zur Meerwasserentsalzung einsetzen. Auch die stete Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonneneinstrahlung lässt sich mittels Wärmepumpen für Heizzwecke nutzen. Für die Stromerzeugung ist die Erdwärme besonders interessant, da sie rund um die Uhr und unabhängig von Jahreszeiten, Wetter oder Klimabedingungen zur Verfügung steht. Die Erdwärme oder Geothermie gehört weltweit zu den ergiebigsten erneuerbaren Energiequellen.

Technik

Um die Erdwärme in tieferen Gesteinsschichten nutzbar machen zu können, bedarf es eines Mediums, mittels dessen man sie an die Oberfläche befördern kann. Hierbei gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten:

1. Das Medium ist im Untergrund bereits als Dampf oder heißes Wasser vorhanden. Über eine Bohrung wird dieses an die Oberfläche befördert, durch Nutzung abgekühlt und schließlich wieder zurückgeleitet.

2. Im Untergrund ist heißes Gestein vorhanden. Um diese Wärme gewinnen zu können, wird Wasser in die Tiefe gepumpt und erhitzt wieder nach oben gefördert (zum Beispiel im sogenannten Hot-Dry-Rock-Verfahren.

Für die Nutzung der vorhandenen Energie für die Wärmeversorgung, Kälte- oder Stromerzeugung gibt es unterschiedliche technologische Entwicklungen: Zum Einsatz kommen Wärmepumpen, Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Energiepfähle oder auch erdberührte Betonbauteile.

Das Prinzip der Wärmepumpe wird in der Kältetechnik täglich angewendet mit dem Unterschied, dass die zwangsläufig beim Kühlprozess anfallende Wärme nutzlos an die Umgebung abgegeben wird. Die Wärmepumpe nutzt die Wärme unterschiedlicher Medien (zum Beispiel von Erdreich oder Wasser). Sie kühlt diese ab und überträgt die dabei anfallende Wärme an das Heizungssystem. Die Funktion der Wärmepumpe beruht auf der Anwendung des physikalischen Prinzips, dass Flüssigkeit beim Verdampfen Wärme aufnimmt und diese dann abgibt, wenn sie wieder vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht. Auf diesem Prinzip beruht die von Carl von Linde vor über 100 Jahren entwickelte Kältemaschine. Bei dem Kühlvorgang wird die im Inneren eines Kühlraumes vorhandene Wärme über ein als Medium fungierendes Kältemittel, aufgenommen und nach außen gepumpt. Die Wärmepumpe wendet das Prinzip des Kühlschranks in entgegen gesetzter Richtung an: Sie entzieht Wärme aus dem Umfeld des Hauses und pumpt sie in die geschlossenen Wohnräume. Zur Verdichtung des Kältemittels ist Energie notwendig - dabei können mit einer Kilowattstunde elektrischen Stroms etwa vier Kilowattstunden Wärme gewonnen werden. Je nach der Leistungsfähigkeit der Anlage und dem Verhältnis von Außen- und Innentemperatur schwankt die Ausbeute: Sie wird umso günstiger, je niedriger die Temperatur im Heizsystem selbst und je höher die durchschnittliche Temperatur in der angezapften Wärmequelle ist (Quelle: www.hol-dir-die-sonne-ins-haus.de).

Branche Inland

Der Absatz von Wärmepumpen stieg in Deutschland im Jahr 2006 auf rund 28.000 Anlagen, etwa 60 Prozent mehr als 2005 (Quellen: AGEE-Stat; Stand: April  2007). Insgesamt wurden im Jahr 2006 knapp zwei Milliarden Kilowattstunden Wärmeenergie aus Geothermie bereitgestellt (Quelle: AGEE-Stat/BMU). Die größten Anlagen stehen in Neubrandenburg, Waren/Müritz, Neustadt-Glewe (alle Mecklenburg-Vorpommern), Erding und Straubing (Bayern). Die Stromerzeugung aus Erdwärme beschränkt sich bislang auf ein Kraftwerk in Neustadt-Glewe, das Ende 2003 in Betrieb ging. Es fördert in einer Tiefe von 2.250 Metern etwa 97° Celsius heißes Wasser für die Strom- und Wärmeversorgung. Die Leistung des Kraftwerks beträgt bis zu 230 Kilowatt (Quelle: Erdwärme-Kraft GbR). Im Jahr 2006 betrug die erzeugte Strommenge mit Geothermie in Deutschland rund 400.000 Kilowattstunden (Quelle: AGEE-Stat/BMU).  Das GeoForschungsZentrum Potsdam im brandenburgischen Groß-Schönebeck arbeitet daran, Erdwärmevorkommen im Norddeutschen Tiefland für die Stromerzeugung nutzbar zu machen. In einer 4.300 Meter tiefen ehemaligen Gasbohrung werden neu entwickelte Verfahren zur Erschließung tiefer Sandsteine entwickelt. Für den Nachweis, dass sich diese Reservoire für einen Betrieb von Erdwärmekraftwerken eignen, erfolgt seit Anfang Mai 2006 eine zweite Bohrung, gefördert durch das Bundesumweltministerium und das Land Brandenburg.

Märkte international

2005 waren zur direkten Nutzung von Geothermie weltweit Anlagen mit einer Leistung von rund 28 Gigawatt installiert (Quelle: RWE AG). Zusammen haben sie mehr als 70.000 Gigawattstunden thermische Energie geliefert. Hinzu kommen etwa acht Gigawatt installierte Leistung zur Stromerzeugung. Die wichtigsten Länder sind China, Schweden, die USA, Island, die Türkei, Ungarn, Italien, Neuseeland und die Philippinen.