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 die in der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie durch Bohrungen in 400-5.000 m 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. Zugleich werfen Tiefbohrungsprojekte Fragen nach Sicherheit, Kosten und Auswirkungen auf Umwelt und Natur auf. Zwischen ambitionierten Ausbauzielen und berechtigten Bedenken braucht es jetzt klare Rahmenbedingungen, Forschung und transparente Beteiligung während des Ausbaus.
In Deutschland nutzen derzeit mehr als 40 Tiefengeothermie-Anlagen die Wärme aus dem Inneren der Erde. den-Württemberg könnte die Tiefengeothermie zukünftig ein wichtiges Standbein der Wärmewende sein. Allerdings wurden im 3 in Baden-Württemberg lediglich 0,107 TWh (8 MW thermisch) durch die Tiefengeothermie gewonnen, bei einem Gesamtbedarf von 22.264 Gigawattstunden Wärme. Das entspricht gerade mal 0,08 % (Quelle). Regionale Spitzenreiterin in Deutschland ist die Stadt München mit 12 Tiefengeothermie–Anlagen. In ganz Bayern gibt es 26 Anlagen, und im Jahr 2024 wurden dort rund 3,4 TWh 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:
- Hydrothermale Tiefengeothermie Bei der hydrothermalen Tiefengeothermie wird warmes Thermalwasser aus durchlässigen Schichten 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. Hydrothermale Tiefengeothermie wird in Baden-Württemberg beispielsweise in der Anlage Bruchsal zur Strom- und Wärmebereitstellung genutzt. Weit verbreitet ist die Nutzung für Thermal- und Erlebnisbäder sowie Heilzwecke aber auch für die lokale Beheizung.
- Petrothermale TiefengeothermieBei 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) genannt, werden heiße aber wenig durchlässige Gesteinsschichten genutzt.. Zur Vorbereitung der Wärmegewinnung wird unter hohem Druck Wasser in das gering durchlässiges 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 induzierter Seismizität und möglicher Beeinträchtigungen der zur Trinkwasserversorgung dienenden Grundwasserleiter ist diese Form der petrothermale Geothermie problematischer als die hydrothermale Nutzung. Die Nutzung von EGS Systemen wird in Baden-Württemberg derzeit nicht betrieben; auch sind keine Anlagen vorgesehen.
Abbildung: Nutzungssysteme der Geothermie (Quelle: Landesforschungszentrum Geothermie 2022: Fragen und Antworten zur Tiefen Geothermie, S.10)
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 % liegt. Auch in Deutschland liegt der Fokus auf der Wärmebereitstellung. So wird auch die Anlage in Bruchsal derzeit auf reine Wärmebereitstellung umgebaut.
Im Oberrheingraben wurde neben vielversprechenden Temperaturen im geförderten sehr salzigen Wasser Lithium gefunden. Ob das Metall in größerem Stil wirtschaftlich und ökologisch unbedenklich gewonnen werden kann, ist noch nicht abzusehen. 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
