Tiefengeothermie 

Deutschland auf dem Weg zur Energiewende: Neben der Stromproduktion durch Wind- und Solarenergie rückt die Tiefengeothermie – oder Tiefe Geothermie – als eine Form von Wärmeenergie stärker in den Blick der Politik und der Energiebranche. Sie gilt als eine nahezu unbegrenzte, wetterunabhängige Quelle für erneuerbare Wärme.

Bei der Tiefengeothermie wird in der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie durch Bohrungen in 400-5.000 Metern Tiefe genutzt. Ziel ist es, mit den Bohrungen bis zu Temperaturen vorzustoßen, die hoch genug sind, um eine direkte Wärmebereitstellung – ohne zwischengeschaltete Wärmepumpen – nutzen zu können.

Die Bundesregierung will das Potenzial nutzen, um fossile Energieträger zu ersetzen und die Abhängigkeit von Importen zu verringern.

Tiefbohrungsprojekte werfen Fragen nach Sicherheit, Kosten und Auswirkungen auf Umwelt und Natur auf. Zwischen ambitionierten Ausbauzielen und berechtigten Bedenken braucht es klare Rahmenbedingungen, Forschung und transparente Beteiligung während des Ausbaus und Betriebs.

 

In Deutschland nutzen derzeit mehr als 40 Tiefengeothermie-Anlagen die Wärme aus dem Inneren der Erde. Auch in Baden-Württemberg könnte die Tiefengeothermie zukünftig ein wichtiges Standbein der Wärmewende sein. Allerdings wurden im Jahr 2023 in Baden-Württemberg lediglich 107 GWh durch die Tiefengeothermie gewonnen, bei einem Endenergieverbrauch für Raumwärme, Warmwasser und Prozesswärme (ohne Strom) von 129.000 GWh. Das entspricht gerade mal 0,08 Prozent (Quelle). Regionale Spitzenreiterin in Deutschland ist die Stadt München mit 12 Tiefengeothermie-Anlagen. In ganz Bayern wurden 2024 rund 3.400 GWh aus Tiefengeothermie gefördert. Das deckt den jährlichen Verbrauch von rund 300.000 Haushalten und bedeutet einen Anstieg um mehr als 20 Prozent im Vergleich zu 2023. Die in Bayern geförderte Wärme stammt aus dem süddeutschen Molassebecken, das bis in den Südosten Baden-Württembergs reicht. Neben dem Molassebecken hat in Baden-Württemberg insbesondere der Oberrheingraben ein großes Potenzial zur thermischen Nutzung.

Bei der Tiefengeothermie unterscheidet man zwei Verfahren: 

1. Hydrothermale Tiefengeothermie Bei der hydrothermalen Tiefengeothermie wird warmes Thermalwasser aus durchlässigen Gesteinsschichten in der Tiefe an die Oberfläche gepumpt. Nach einem Entzug der Wärme über Wärmetauscher wird das abgekühlte Wasser über eine zweite Bohrung wieder in den Untergrund geleitet. Teil des Vorbereitungsprozesses ist eine umfassende geologische Erkundung des Untergrunds; dazu gehört eine 3D-Seismik, mit der geeignete Reservoirstrukturen identifiziert und Risiken besser bewertet werden können. In Baden-Württemberg wird hydrothermale Tiefengeothermie etwa am Standort Bruchsal zur Strom- und Wärmebereitstellung genutzt. Weit verbreitet ist die Nutzung für Thermal- und Erlebnisbäder sowie Heilzwecke, aber auch zunehmend für die lokale Beheizung.
2. Petrothermale Tiefengeothermie Bei der petrothermalen Tiefengeothermie werden zwei Verfahren unterschieden: zum einen Tiefe Erdwärmesonden, zum anderen EGS (enhanced geothermal systems). Tiefe Erdwärmesonden sind vom Verfahren her mit oberflächennahen Erdwärmesonden vergleichbar. Beim petrothermalen EGS, auch „hot dry rock“ (HDR) oder „Fracking“ genannt, werden heiße, aber wenig durchlässige Gesteinsschichten genutzt. Unter hohem Druck wird Wasser in das gering durchlässige Gestein gepresst, wodurch kleine Risse entstehen. Im Betrieb danach wird das Wasser durch diese Risse zirkuliert, erhitzt sich dabei und wird anschließend an die Oberfläche gepumpt. Aufgrund von seismischen Risiken bei der petrothermalen Geothermie ist in Baden-Württemberg nur hydrothermale Geothermie erlaubt.

Nutzungspotenziale der Tiefengeothermie: Wärme statt Strom 

Die über Tiefengeothermie gewonnene Wärme kann in Nah- und Fernwärmenetze für die Versorgung von Haushalten und Industrie genutzt werden. Neben ihrer Funktion als Wärmequelle können unterirdische Grundwasservorkommen auch als Wärmespeicher dienen. Theoretisch ließen sich damit sommerliche Wärmeüberschüsse für den Winter speichern. Mittlerweile existieren in Europa ca. 3.000 solcher Speicher, von denen aber nur etwa 100 in Wärmenetze eingebunden sind.  

Kritisch betrachtet wird von den Naturschutzverbänden die Nutzung der Geothermie für die Stromgewinnung. Dafür wird die Wärme durch Dampfturbinen in Strom umgewandelt. Generell sollte nach Ansicht des BUND und NABU der Schwerpunkt aber auf der Wärmenutzung liegen, da der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung nur bei etwa 10-15 Prozent liegt. 

 

Zukunftsperspektiven im Oberrheingraben 

Mit dieser Position einhergehend liegt deutschlandweit der Fokus auch eher auf der Wärmebereitstellung: So wird beispielsweise die Anlage in Bruchsal derzeit auf reine Wärmenutzung umgebaut. Die Stadtwerke Bruchsal planen als erstes Energieversorgungsunternehmen ab der Heizperiode 2026/2027 Fernwärme aus Tiefengeothermie anzubieten. Parallel wird das Fernwärmenetz ausgebaut, sodass rund 6000 Haushalte versorgt werden. Entlang des gesamten Oberrheingrabens finden derzeit Voruntersuchungen statt, um ähnliche Projekte zu realisieren.

Im Oberrheingraben wurde neben vielversprechenden Temperaturen im geförderten sehr salzigen Wasser Lithium gefunden. Ob das für die Energiewende wichtige Metall in größerem Stil wirtschaftlich gewonnen werden kann, ist noch nicht abzusehen. Dafür sind aber die voraussichtlichen Umweltauswirkungen deutlich geringer als in anderen Förderregionen. Hierzu besteht noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

Im Zentrum zukünftiger Projekte steht in Baden-Württemberg die hydrothermale Nutzung. Da die Geothermie jedoch nicht frei von Umweltauswirkungen ist, müssen vor der Realisierung neuer Kraftwerke umfangreiche Voruntersuchungen durchgeführt werden. Besonders eine Untersuchung des Einflusses auf Grundwasservorkommen und den Wasserhaushalt in der Region ist in weiteren Planungsschritten unverzichtbar. Laufende Überwachung des Grundwassers, der Dichtheit der Bohrungen und der Seismizität müssen während der gesamten Bau- und Betriebszeit sichergestellt werden, was von den Bergämtern in den einzelnen Bundesländern überwacht wird.

Weiterführende Links: BUND-Position: Strom und Wärme aus Tiefengeothermie