G. ist die unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeicherte Wärmeenergie. Man nennt sie daher auch Erdwärme. G. ist eine Energieform, die höchsten Umweltansprüchen gerecht wird. Als G. oder Erdwärme bezeichnet man die gesamte unterhalb der festen Erdoberfläche gespeicherte Wärmeenergie, zurückzuführen auf die Zeit der Erdentstehung und den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste.
99 Prozent unseres Planeten sind heißer als 1.000°C und nur 0,1 Prozent sind kühler als 100°C. Je tiefer man in die Erde vordringt, um so heißer wird es: unterhalb der oberflächlichen Erderwärmung durch die Sonne nimmt die Temperatur pro 100 Meter Tiefe 3,5 bis 4°C, in einigen Gebieten sogar zwischen 5 bis 8°C, zu.
Aus dem Inneren der Erde fließt ein kontinuierlicher Wärmestrom zur Erdoberfläche. Rund 30 Prozent des Wärmeenergiestroms kommt aus dem heißen Erdkern und etwa 70 Prozent entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste.
Mit den heute entwickelten Technologien ist es fast überall möglich, diese umweltfreundliche und klimaschonende Energiequelle zu nutzen. G. hat viele Vorteile:
- sie steht jederzeit, das heißt unabhängig von Tag und Nacht, Klima und Jahreszeit zur Verfügung,
- kann direkt dort erschlossen werden, wo die Energie benötigt wird, dadurch entfallen lange Transportwege zum Verbraucher,
- ist nach menschlichem Ermessen unerschöpflich,
- ist eine einheimische und krisensichere Energiequelle,
- beansprucht wenig Platz und die Nutzung erfolgt ohne massive Eingriffe in Natur und Landschaft,
- hat deutlich geringere Emissionen und Umweltwirkungen als fossile Energieträger und kann zu einer Reduzierung des Schadstoffausstoßes beitragen.
Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass ein Großteil unserer Endenergie durch Erdwärme gedeckt werden könnte. In Deutschland und den Nachbarländern gibt es umfangreiche geothermische Ressourcen. Heute können mit Bohrungen Tiefen von 3000 bis 5000 Meter für die G. problemlos genutzt werden. In dieser Tiefe findet man Temperaturen von über 150° C, örtlich auch von über 200° C vor.
In der Europäischen Union gibt es bereits fast 800 MW an geothermischer Kraftwerkskapazität; dazu kommen rund 5000 MW in der Nah- und Fernwärmeversorgung, für Wärmelieferung in der Landwirtschaftlich usw. In fast 100.000 kleineren, dezentralen Anlagen der oberflächennahen G. sind in der EU etwa weitere 1000 MW installiert, der größte Teil davon in Schweden, Deutschland und Österreich. 1999 lieferten die in Deutschland installierten geothermischen Anlagen rund 400 MWth, davon etwa 340 MWth in kleinen, dezentralen Systemen unter 100 kW.
Mit den heute bekannten Ressourcen der hydrothermalen G. könnten etwa 29 Prozent des deutschen Wärmebedarfs, mit denen oberflächennahen G. noch einmal etwa 28 Prozent gedeckt werden.
Bei der Wärmeversorgung mit geothermischer Energie ist ein wirtschaftlicher Betrieb auch bei heutigen Energiepreisen zu erwarten. Auch die Gebäude des Berliner Bundestages (Reichstagsgebäude und umgebende Büroblöcke) nutzen oberflächennahe G. im Rahmen der Wärme- und Kälteversorgung. Ein wissenschaftliches Begleitprogramm wertet in den nächsten Jahren die Erfahrungen dieses weltweit einmaligen Energiekonzeptes aus.
Die verschiedenen Nutzungsformen der G.:
- In vulkanischen Regionen nutzt man die Dampf- oder Heißwasserlagerstätten.
- Wasserführende Schichten (Aquifere) gibt es in vielen Bereichen der Erdkruste Man teilt sie ein in heiße (über 100 °C), warme (40 bis 100 °C), oder solche mit Niedrigtemperaturwasser (25 bis 40 °C). Wasser mit einer Temperatur ab 20 °C gilt als Thermalwasser. Anlagen, die das Energieangebot dieser Schichten nutzen, zählt man zur hydrothermalen G. In Deutschland gibt solche Bereiche z. B. in der Norddeutschen Tiefebene zwischen der polnischen und der niederländischen Grenze, im Oberrheintal und in Süddeutschland zwischen Donau und Alpen oder etwa auf der Schwäbischen Alb. Ab etwa 100 °C lassen sich Aquifere auch zur Stromerzeugung nutzen.
- Hot-Dry-Rock-Kraftwerke kommen zukünftig auch ohne unterirdische Heißdampflagerstätten aus. Sie produzieren Strom und Wärme auch aus heißem, trockenen Gestein. Die Grundlagen dieser Technologie sind entwickelt. Pilotkraftwerke können errichtet werden.
Oberflächennahe G. nutzt das Temperaturangebot im Bereich unterhalb der Erdoberfläche bis etwa 400 Meter, zum Heizen meist in Verbindung mit einer Wärmepumpe. Man kann den Untergrund aber auch direkt als Quelle für Klimakälte nutzen und spart dabei aufwendige Kälteerzeugung.
Unter den erneuerbaren Energien nimmt die G. wegen ihrer Eigenschaften eine besondere Stellung ein: Sie steht unabhängig von Witterung, Tag- und Nachtzeiten immer bedarfsgerecht zur Verfügung.
Im Mai 2000 ist Deutschland dem G.-Abkommen der Internationalen Energie-Agentur beigetreten. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) fördert die G. Forschung von 2001 bis 2003 mit rund 12 Millionen Euro und das Erneuerbare-Energien-Gesetz (
EEG) garantiert für die Einspeisung von Geostrom eine Mindestvergütung. In Deutschland gehört das GeoForschungsZentrum Potsdam in Groß-Schönebeck zu den führenden Forschungseinrichtungen.
Siehe auch: Geothermische Energie.
Autor: KATALYSE Institut