Was ist Geothermie? Energiequelle aus dem Erdinneren

Als Geothermie wird die unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeicherte Wärmeenergie bezeichnet. Je tiefer man in das Innere unseres Planeten eindringt, desto wärmer wird es. Durch technische Maßnahmen kann die Geothermie für den Menschen nutzbar gemacht werden.

Was ist Geothermie? Energiequelle aus dem Erdinneren
Bildquelle: iStock

Der Begriff Geothermie umfasst dabei sowohl die geowissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation des Erdinneren als auch die ingenieurtechnische Nutzung der Erdwärme.

Nutzung von Windenergie in Deutschland

Nach menschlichen Maßstäben ist die Geothermie eine unendlich verfügbare und regenerative Energiequelle wie in etwa die Photovoltaik oder auch Windkraft. Gemäß den natürlichen Gegebenheiten unterliegt die effektive Nutzung der Geothermie jedoch örtlichen Schwankungen. Die feste Oberfläche der Erde ist nicht überall gleich dick. Daher kann nicht überall mit gleich gutem Wirkungsgrad Energie gewonnen werden. In Deutschland nimmt die Temperatur pro 100 Meter um circa 3 Grad Celsius zu. Hotspots für die Nutzung von Geothermie sind oftmals Regionen mit vulkanischen Aktivitäten, wie in etwa Island.

Geothermie in Deutschland

Doch auch in Deutschland stellt die Geothermie eine Ergänzung zum Energiemix aus anderen erneuerbaren Energiequellen dar. Nach Angaben des Umweltbundesamts, betrug der Anteil von Geothermie und Erdwärme an der Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energiequellen, im Jahr 2018 3 Prozent. Im Gegensatz zur Windkraft und Solarenergie ist Geothermie eine beständige Energiequelle, die weder im Tages- noch Jahresverlauf Schwankungen unterliegt. Insbesondere die oberflächennahe Geothermie ist in Deutschland überall nutzbar.

Oberflächennahe Geothermie in Deutschland

Als oberflächennahe Geothermie wird die Nutzung der Erdwärme bis circa 400 Metern Tiefe bezeichnet. Ähnlich wie Solarmodule können Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden theoretisch auf jedem Grundstück errichtet werden. Der Erdwärmetransport erfolgt hier über ein Rohrleitungssystem mit einer zirkulierenden Flüssigkeit und kann sowohl zur Bereitstellung von Wärme, als auch von Kälte genutzt werden. Die oberflächennahe Geothermie wird daher vor allem für die Klimatisierung von Gebäuden, den Straßenbau und den U-Bahn Betrieb genutzt.

Tiefe Geothermie mit geringem Wirkungsgrad

Im Gegensatz zur oberflächennahen Geothermie ist die Nutzung der tiefen Geothermie je nach Standort weitaus aufwändiger. Rein rechnerisch könnte der derzeitige weltweite Energiebedarf, durch die Vorräte der in den oberen drei Kilometern der Erde gespeicherten Geothermie, für über 100.000 Jahre gedeckt werden. In Deutschland jedoch liegt der Wirkungsgrad von tiefen Geothermiekraftwerken nur bei circa 10 Prozent. Dennoch ist die Gesamtbilanz von eingesetzter Energie zu gewonnener Wärmeenergie positiv. Die tiefe Geothermie dient hauptsächlich der industriellen Nutzung. Bei Temperaturen über 100 Grad Celsius ist neben der Produktion von Wärme und Kälte, auch eine Produktion von Strom möglich. Diese Kraft-Wärme-Kopplung ist aufgrund des geothermischen Wärmegradienten erst in der tiefen Geothermie möglich.

Geothermie Vor- und Nachteile

Grundsätzlich überwiegen die Vorteile der Geothermie deren Nachteile. Für die tiefe Geothermie sind sehr tiefe Bohrungen in das Erdinnere notwendig. Hier besteht die Gefahr, dass Gesteinsschichten verschoben werden. In Erdbebenregionen ist die tiefe Geothermie deshalb nicht möglich. Auch die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung ist aufgrund der Tiefenbohrungen nicht immer gegeben. Allerdings besitzt Geothermie als Energiequelle eine sehr gute CO₂-Bilanz und dient sowohl zur Erzeugung von Wärmeenergie, als auch von Kälte und Strom – neben der dauerhaften Verfügbarkeit von Geothermie, ein gravierender Vorteil gegenüber anderen Energiequellen. Die Investitionskosten zur Erschließung von Erdwärme sind im Verhältnis noch sehr hoch, durch die Weiterentwicklung der Tiefbohrtechnik sind in den nächsten Jahren mit massiven Produktionssteigerungen zu rechnen. Schon jetzt nimmt die Versorgung mit Geothermie jährlich stark zu.

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