Erneuerbare Energie aus Geothermie - ein Geschenk der Erde
Geothermische Erzeugungsanlagen sind steuerbare erneuerbare Energien und somit grundlastfähig für die Strom- und Wärmebereitstellung. Hierbei sind Betriebsstunden von mehr als 7.500 Stunden pro Jahr, d.h. rund 85 Prozent, möglich. Da sie sich steuern lässt, trägt sie zur Erhöhung der Flexibilität im Energiesystem und dem Erhalt der hohen Versorgungssicherheit bei.
Das Prinzip – mit Erdwärme Strom und Wärme erzeugen
In vulkanisch nicht aktiven Regionen nimmt die Temperatur im Erdreich im Schnitt um 3 Grad Celsius pro 100 Meter Tiefe zu. Geht man davon aus, dass die Temperatur ab 10 Metern Tiefe ganzjährig rund 10 Grad Celsius beträgt, ergeben sich in rund 3.500 Metern Tiefe bereits Temperaturen von 115 Grad Celsius. An geothermisch besonders günstigen Standorten wie dem Schwetzinger Hardt bzw. Oberrheingraben sind es sogar bis zu 4 Grad Celsius pro 100 Meter Tiefe. Damit werden dort in rund 3.500 Metern Tiefe schon Temperaturen von rund 160 Grad Celsius erreicht. Diese Erdwärme, Geothermie, kann zum Heizen, Kühlen und zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Dabei wird zwischen der Oberflächennahen und Tiefen Geothermie unterschieden, die unterschiedliche Temperaturniveaus in unterschiedlichen Tiefen nutzen.
Oberflächennahe Geothermie nutzt Erdwärme aus bis zu 400 Meter Tiefe. Wärme aus diesen Bereichen wird aufgrund der noch relativ geringen Temperatur über Wärmepumpen auf ein nutzbares Temperaturniveau angehoben. Oberflächennahe Geothermie wird genutzt, um beispielsweise Gebäude zu heizen und zu kühlen.
Über tiefe Geothermie wird Erdwärme in ganz anderen Dimensionen genutzt: Wärme aus bis zu fünf Kilometern Tiefe. Mit Erdwärme aus Tiefengeothermie können Wärmenetze gespeist und ganze Stadtviertel mit Heizwärme versorgt werden. Ist das Temperaturniveau hoch genug, kann mit einem Geothermiekraftwerk auch Strom erzeugt werden.
In Deutschland gibt es drei attraktive Regionen für die Nutzung der Tiefengeothermie für Fernwärme: Das Norddeutsche Becken, den Oberrheingraben und das Molassebecken im Raum München. Die Stadtwerke München nutzen diese gewaltigen Heißwasservorkommen schon seit Jahren und wollen die Nutzung weiter ausbauen. Die Fernwärmeversorgung von Mannheim, Schwetzingen, Speyer und Heidelberg liegt im Oberrheingraben in Gebieten mit sehr hohen Erdreichtemperaturen von bis zu 160 Grad Celsius in 3.500 Metern Tiefe. Die Temperaturen liegen damit sogar deutlich höher als im Molassebecken mit 110 bis 140 Grad Celsius in gleicher Tiefe – was sehr vorteilhaft für die geothermischen Nutzung ist.
Die Technik
An geologisch begünstigten Standorten wird Wasser tief unter der Erdoberfläche über Erdwärme erwärmt. Dieses natürliche Thermalwasser kann zur Stromerzeugung oder Wärmebereitstellung genutzt werden. Dazu wird das Thermalwasser über eine sogenannte Förderbohrung an die Erdoberfläche transportiert. Für die Wärmeversorgung wird die Wärme des Wassers per Wärmetauscher in das Fernwärmenetz eingespeist und versorgt damit alle angeschlossenen Gebäude. Das abgekühlte Wasser wird über eine weitere Bohrung wieder in den Untergrund zurückgespeist. Das gesamte System an der Erdoberfläche ist vollständig geschlossen. Das zurückgeleitete Wasser verteilt sich im Untergrund und wird zu einem Teil nach der Passage durch das heiße Gestein erneut in der Förderbohrung zu Tage gefördert. Nach menschlichen Maßstäben ist die im Untergrund gespeicherte Wärme unverbrauchbar.