Die deutsche Geothermie-Branche
Geothermie lässt sich unmittelbar zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden sowie für industrielle oder landwirtschaftliche Zwecke einsetzen. Für die Stromerzeugung ist Erdwärme besonders interessant, da sie rund um die Uhr und unabhängig von Jahreszeiten, Wetter oder Klimabedingungen zur Verfügung steht.
Die Technologie im Überblick
Für die hydrothermale Geothermie werden in großen Tiefen Heißwasser führende Schichten angezapft. Hydrothermale Geothermie ist je nach Temperatur für Wärme- oder Stromerzeugung einsetzbar. Beim so genannten HDR-Verfahren (Hot-Dry-Rock) wird Erdwärme im trockenen, heißen Gestein genutzt. Dafür wird durch eine Tiefbohrung Wasser durch ein natürlich vorhandenes oder neu geschaffenes System von Rissen und Klüften zirkuliert. Über eine zweite Bohrung wird das heiße Wasser an die Oberfläche gefördert, treibt als Dampf eine Turbine zur Stromerzeugung an oder wird in das Wärmenetz eingespeist. Wegen der sehr hohen Temperaturen besitzt eine HDR-Anlage einen besseren Wirkungsgrad als andere geothermische Verfahren. Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage hängt von der Art des Gesteins und seiner Durchlässigkeit ab. Beispielrechnungen zeigen, dass beim HDR-Verfahren Stromentstehungskosten von rund zehn Cent/kWh möglich sind. Geothermie in dieser Form befindet sich zum Teil im Erprobungsstadium, im geringeren Umfang wird sie schon in der Praxis genutzt.
Bei der oberflächennahen Geothermie nutzt man Energie, die aus den obersten Erdschichten bis 200 Meter Tiefe gewonnen wird. Um die Temperaturen von acht bis zwölf Grad Celcius im flachen Untergrund nutzen zu können, werden Wärmepumpen, Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Energiepfähle oder auch erdberührte Betonbauteile eingesetzt.
Mit Hilfe von Wärmepumpen können die niedrigen Temperaturniveaus im Bereich der oberflächennahen Geothermie optimal ausgenutzt werden.
Durch einen Betrieb in umgekehrter Richtung kann im Sommer ebenfalls Kälte bereitgestellt werden. Das Prinzip ist auch bei niedrigen Temperaturen anwendbar, selbst Bodentemperaturen von null Grad Celsius ermöglichen den Einsatz von Wärmepumpen. Diese eignen sich darüber hinaus zur Kombination mit solarthermischen Anlagen. Die Energiekosten liegen beim Betrieb der Wärmepumpe bei gleichem Wärmebedarf um bis zu 60 Prozent unter denen anderer Heizsysteme. Weil ein Großteil der durch Wärmepumpen bereitgestellten Wärme aus erneuerbaren Energien stammt, werden Energieressourcen und die Umwelt geschont.
Erdwärmekollektoren werden normalerweise in 80 bis 160 cm Tiefe horizontal verlegt. Die Kollektoren werden von einem Wärmeträgermedium durchflossen und entziehen so dem Boden Wärme. Sie unterliegen den an der Oberfläche herrschenden Witterungseinflüssen. Eine Wärmepumpe ist bei Kopplung an einen Erdwärmekollektor daher gezwungen, in Zeiten größten Wärmebedarfs mit besonders ungünstigen Wärmequellentemperaturen auszukommen.
Erdwärmesonden sind die in Mittel- und Nordeuropa am weitesten verbreiteten Anlagentypen. Sie können in 50 bis 400 Meter Tiefe verlegt werden; für private Haushalte beträgt die Durchschnittstiefe jedoch bis zu 100 Meter. Ihr Flächenbedarf ist gering und sie nutzen ein konstantes Temperaturniveau. Es werden Kunststoffrohre verlegt, die zu Kreisläufen zusammengeschlossen und mit dem Kühl- und Heizsystem des Gebäudes verbunden sind. In ihnen zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, die die Wärme aus dem umgebenden Erdreich aufnimmt und an die Wärmepumpe weiterleitet.
Bei Energiepfählen werden tief reichende Betonpfähle oder Schlitzwände mit Kunststoffrohren belegt, die mit Wasser als Leitmedium die Erdwärme bzw. Erdkälte ausnutzen. Das kalte Wasser erwärmt sich in den Betonpfählen durch die Erdwärme. Das warme Wasser heizt unter Zwischenschaltung einer Wärmepumpe das Gebäude. Im Sommer kann dieses System durch einfache Umkehrung zur sanften Kühlung verwendet werden.
Entwicklung in Deutschland
Aktuell trägt die Geothermie in Deutschland mit 630 Megawatt (MW) thermisch und 0,23 MW elektrisch zur Energieerzeugung bei. Weltweit sind es über 28.000 MW thermische Leistung. In Deutschland wurden im Jahr 2005 rund 250 Millionen Euro investiert, um die Erdwärme verstärkt zu nutzen. Insgesamt wurden laut Bundesverband Wärmepumpe im vergangenen Jahr rund 44.000 Wärmepumpen verkauft. Damit hat sich der Absatz im Jahr 2006 mehr als verdoppelt. Auch für 2007 zeichnet sich für ganz Europa weiterhin ein starkes Interesse der Verbraucher an dieser preisgünstigen und umweltfreundlichen Energie ab.
Hydrothermale Geothermienutzung zur Wärme- und Stromerzeugung wird seit mehreren Jahren erfolgreich in Deutschland in Neustadt/Glewe (Mecklenburg-Vorpommern) erprobt. Im südpfälzischen Landau ist im Mai diesen Jahres der Grundstein für das erste industrielle Erdwärmekraftwerk in Deutschland gelegt worden. Bereits ab Oktober soll damit Strom für rund 6000 Haushalte und Nahwärme für 300 Haushalte erzeugt werden. Weitere Projekte werden geplant oder befinden sich gerade im Bau. Zurzeit gibt es rund 100 Aufsuchungsfelder für die geothermische Stromversorgung.
Rahmenbedingungen
Tiefengeothermische Forschungsprojekte brauchen zu ihrer Verwirklichung kontinuierliche Forschungsförderung und stabile politische Rahmenbedingungen.
In Deutschland wird die Stromerzeugung aus Geothermie abhängig von der Anlagengröße aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Neben der Einspeisevergütung können Anlagenbauer auch die Möglichkeit eines zinsgünstigen Darlehens als staatliche Unterstützung in Anspruch nehmen.
Den Einbau von umweltfreundlichen Wärmepumpen in private Wohnhäuser unterstützt die Bundesregierung aus dem Marktanreizprogramm. Einen weiteren Investitionsschub wird das von Regierung geplante Erneuerbaren-Wärme-Gesetz auslösen. Durch ein Bonussystem, bei dem über einen geringen Aufpreis auf Heizöl und Gas ein Zuschuss für die umweltfreundliche Wärmeerzeugung gezahlt wird, könnten sich mehr Bürger zum Einbau von Wärmepumpen entschließen. Auf EU-Ebene wird über eine Richtlinie zur Förderung erneuerbarer Wärme verhandelt.
In vielen Ländern finanziert die Politik Informationskampagnen und setzt mit Erfolg auf eine ideelle Unterstützung der Wärmepumpentechnik. Auch der Ausbau der Tiefengeothermie sollte von einer intensiven Öffentlichkeitsarbeit begleitet werden, um die Bevölkerung über eventuelle Auswirkungen aufzuklären, denn Probebohrungen können harmlose, aber bemerkbare Erdstöße auslösen.
