Den gesamten Fragekatalog können Sie hier als PDF herunterladen.

(Quelle: Dr. Markus O. Häring, Geschäftsführer Geo Explorers Ltd)

Was ist Erdwärme?

Erdwärme ist die im Erdinneren gespeicherte Wärme immensen Umfangs, die jedoch nur zu einem verschwindend kleinen Anteil genutzt werden kann. 99% des Erdballs sind heißer als 1000°C. Im Erdkern werden Temperaturen von bis über 5000°C angenommen. Nur gerade ein Tausendstel der Erdmasse, nämlich die obersten 3 Kilometer sind kühler als 100°C. In der Erdkruste, welche unter Kontinenten durchschnittlich 30 Kilometer dick ist, nimmt die Temperatur pro 100 Meter um etwa 3 Grad zu. Von der Oberfläche strahlt Erdwärme mit einem mittleren Wärmestrom von 0,065 Watt pro Quadratmeter in den Weltraum ab.

Wie entsteht Erdwärme?

Ein Teil dieser Wärme entstand bei der Zusammenballung der Erde aus kosmischem Staub vor rund 4,5 Milliarden Jahren und ist bis heute vorhanden. Ein großer Teil der Wärme wird jedoch laufend durch den natürlichen Zerfall der Isotope Kalium-40, Thorium und Uran erzeugt und erhält den Wärmevorrat trotz dauernder Abstrahlung von Wärme in den Weltraum aufrecht. 

Wie viel Erdwärme gibt es in Deutschland?

Der schon mit heutigen technischen Mitteln erschließbare Untergrund bringt eine Energiereserve, welche den gesamten Energiebedarf auf hunderte von Jahren nachhaltig sicherstellen kann. Die Beschränkung liegt nicht bei der vorhandenen Erdwärmemenge, sondern bei der Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Erschließungstechniken. Erdwärme ist auch in Deutschland eine regenerative Ressource (siehe TAB-Studie).

Wie groß ist die Erdwärmereserve der Welt?

Die nutzbare – mit heutiger Tiefbohrtechnik erschließbare – Energiereserve wird weltweit auf das rund 30-fache sämtlicher fossiler Reserven (Kohle, Gas und Öl) geschätzt. Aufgrund der zukünftig erschließbaren Mengen kann die Erdwärmereserve als unerschöpflich betrachtet werden. Die Hitze im Erdinneren ist der Motor, der seit über 4 Milliarden Jahren Kontinente verschiebt, sämtliche Gebirge der Welt auftürmt und Vulkane speien lässt. Natürliche radioaktive Zerfallsprozesse im Erdinneren erhalten die Temperatur seit Milliarden von Jahren.

Wann ist Erdwärme verfügbar?

Erdwärme ist immer verfügbar. Im Gegensatz zu anderen nachhaltigen und CO2-freien Energiequellen ist die Nutzung weder von Tageszeit noch von Wetter oder Klima abhängig. Sie kann jederzeit nach Bedarf und nicht nur nach Angebot gebraucht werden.

Wo ist Erdwärme verfügbar?

Anders als die fossilen Reserven sind Erdwärmereserven praktisch an jedem Ort der Erde vorhanden. Bis heute wurde die Erdwärme vor allem dort genutzt wo man am wenigsten tief danach bohren musste. Das sind in der Regel vulkanische Gebiete. Außerhalb vulkanischer Gebiete ist die Temperaturzunahme von Region zu Region unterschiedlich. In Regionen mit einem hohen Temperaturgradienten muss man deshalb weniger tief bohren um nutzbare Temperaturen zu erreichen. Dies ist ein wichtiger aber nicht alleiniger Aspekt in der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit. 

Wie kann man Erdwärme speichern?

Erdwärme braucht nicht gespeichert zu werden. Die Erde ist der Speicher. Sie kann je nach Bedarf produziert werden.

Kann man Erdwärme transportieren?

Ja, zum Beispiel mit Fernwärmeleitungen. Aber da Erdwärme an fast jedem Punkt der Erde verfügbar ist, entfallen lange Transportwege. Transportdistanzen wie für Erdöl und Erdgas oder auch Elektrizität braucht es nicht. Kaum ein Primärenergieträger kann so nahe dem Verbraucher gewonnen werden wie Geothermie. 

Braucht eine Erdwärmeanlage viel Platz?

Nein. Der größte Teil der Anlage befindet sich unsichtbar unter der Erde. Meist zeugt nur ein Schachtdeckel von der Anwesenheit einer Tiefbohrung. Die Größe der oberirdischen Apparaturen ist mit konventionellen thermischen Heiz-Kraftwerken vergleichbar. Geothermische Anlagen sind kompakt, der Flächenverbrauch ist deutlich geringer als für andere erneuerbare Energien. 

Wie wird Erdwärme gewonnen?

Es gibt grundsätzlich drei verschiedene Methoden, mit denen Erdwärme gewonnen werden kann.

Erdwärmesonden: Erdwärmesonden sind geschlossene Rohrsysteme, die in Pfählen von einigen Metern oder Bohrungen bis zu einigen hundert Metern Tiefe in den Boden eingebracht werden. Das zirkulierende Wasser entzieht dem umgebenden Boden Wärme. Mit einer Wärmepumpe wird die Wärme dem Sondenkreislauf entzogen, auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und zur Beheizung von Gebäuden gebraucht.

Wärmeentzug aus Thermalwasser: Unter günstigen geologischen Situationen können warme Tiefengrundwässer mit Bohrungen angezapft werden. Dem Wasser wird ebenfalls mit Wärmepumpen die Wärme entzogen und zum Heizen gebraucht. Das abgekühlte Wasser wird mit einer weiteren Bohrung in den Grundwasserleiter zurückgeführt.

Petrothermale Geothermie: In einer Tiefe von 4-6 Kilometern herrschen Temperaturen von 150 bis über 200 Grad Celsius. Mit Tiefbohrungen wird kaltes Wasser in das Gestein gepresst. Weitere Bohrungen nehmen das durch künstlich erweiterte Klüfte gepresste Wasser wieder auf und fördern es an die Oberfläche. Auf diesem Temperaturniveau kann über einen Wärmetauscher und einen Sekundärkreislauf Strom produziert werden. Das abgekühlte Wasser wird im geschlossenen Kreislauf wiederum ins heiße Reservoir eingepresst.
Diese Technik wird derzeit im EU-Forschungsprojekt Soulz-sous-Forets und in Groß Schönebeck bei Berlin erprobt. Bisherige Versuchsanlagen in den USA (Fenton Hill) und Großbrittanien (Rosmanowes) haben durchaus positive Resultate produziert. 

Entstehen bei der Nutzung Schadstoffe?

Da keine Verbrennung stattfindet, werden keine Abgase freigesetzt.
Die Wärmegewinnung ist ein physikalischer und kein chemischer Prozess. Beim Wärmeentzug aus Thermalwasser und bei der Petrothermalen Geothermie können sich natürliche Stoffe im Fels und Grundwasser lösen und an die Oberfläche gelangen. Da jedoch ausschließlich mit geschlossenen Kreisläufen gearbeitet wird, gelangen diese Stoffe weitgehend wieder in den Untergrund zurück. Gelegentlich werden Ausfällungen in dazu vorgesehenen Filtern anfallen, die jedoch nicht belastender als irgendwelche Gesteinserosionsprodukte sind. 

Schont Erdwärme die Umwelt mehr als Heizöl?

Ja, es handelt sich nicht nur um eine CO2-freie Energiequelle, sondern auch um eine einheimische Quelle, welche umweltbelastende Transporte überflüssig macht. 

Trägt Erdwärme zur Erwärmung der Erde bei?

Nein. Mit jeder geothermischen Installation, welche einen Verbrennungsprozess ersetzt, wird die Atmosphäre von künstlich erzeugten Abgasen entlastet.

Kühlt Erdwärmenutzung die Erde ab?

Im Nahbereich einer Erdwärmesonde kühlt der Fels um einige Grade vom ursprünglichen Temperaturniveau ab. Durch das entstandene Temperaturgefälle wird aber ein Wärmefluss erzeugt, sodass sich schon nach wenigen Betriebsjahren ein neues nachhaltiges Temperaturniveau einregelt, das eine Nutzung auf unbeschränkte Zeit ermöglicht.
Im Rückgabebereich von abgekühltem Thermalwasser oder eingepresstem Kaltwasser tritt eine Abkühlung des Gesteins auf. Nach einer Produktionszeit von ca. 20 Jahren sinkt die ursprüngliche Temperatur im Reservoirbereich um bis zu 15%. Wird dieses Feld dann verlassen fließt aus dem unerschöpflichen Reservoir der Erde die Wärme wieder nach und stellt den ursprünglichen Zustand her. Im Gegensatz zur Förderung fossiler Ressourcen erholen sich genutzte Reservoire wieder. Auf die Gesamtwärmebilanz des Untergrundes sind die so erzeugten Wärmesenken vernachlässigbar.
Die Abkühlung im Reservoir ist auch nach oben eng begrenzt. Das heißt, dass zum Beispiel über dem Reservoir einer Petrothermalen Anlage weiterhin Erdwärmesonden unbedenklich installiert und betrieben werden können. 

Hat die Erdwärmenutzung einen negativen Effekt auf das Pflanzenwachstum?

Mit dem Gebrauch der Erdwärme wird keine für Flora und Fauna benötigte Energie entzogen. Bis in eine Tiefe von rund 20 Metern wird die Bodentemperatur durch die Sonneneinstrahlung und die mittlere Temperatur der Klimazone dominiert. Das Pflanzenwachstum wird vollständig von diesen Einflüssen bestimmt. Der Erdwärmefluss ist zu gering, um in diesem Tiefenbereich eine messbare Temperaturveränderung zu bewirken. Eine Senkung der Erdtemperatur in tieferen Bereichen ist an der Oberfläche nicht feststellbar. 

Gefährdet die Erdwärmenutzung das Grundwasser?

Nein. Über 90% des genutzten Grundwassers wird aus oberflächennahen Lockergesteinen gefördert. Wärmeentzug aus diesem Grundwasser ist grundsätzlich möglich, dabei handelt es sich aber nicht um eigentliche Erdwärme, sondern klimatisch bedingte Umgebungswärme. Eine übermäßige Abkühlung in sehr oberflächennahen Grundwässern kann unter Umständen einen negativen Einfluss auf die Vegetation bewirken.
Bei jeglicher Bohrung durch genutzte Grundwasserhorizonte gilt es eine vertikale Zirkulation von Wässern aus anderen Grundwasserhorizonten zu vermeiden. Tondichtungen und Zementation der Verrohrungen sind erprobte Methoden in der Bohrtechnik. 

Werden mit der Erdwärme giftige Stoffe an die Oberfläche befördert?

Bei Erdwärmesonden werden gar keine Stoffe aus dem Boden transportiert. Beim Entzug von Tiefengrundwasser können giftige Gase wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff vorkommen. Wenn das geförderte Wasser jedoch nicht zur Entgasung kommt und in geschlossenen Rohren über Wärmetauscher geführt und danach wieder in den Tiefengrundwasserleiter zurückgeführt wird, entsteht an der Oberfläche keine Belastung der Umgebung mit toxischen Stoffen. Bei der Petrothermalen Geothermie, deren Reservoirgesteine kristalliner Art sind, ist kaum mit toxischen Stoffen zu rechnen. Auch hier gilt, dass sämtliche Stoffe, die an die Oberfläche gefördert werden auch wieder ins Reservoir zurückgelangen. 

Macht Förderung Lärm?

Nein. Auf jeden Fall nicht mehr als jedes andere Heizsystem. Da in keinem der Systeme Dampf produziert und abgelassen wird, sind beim Betrieb keine übermäßigen Lärmemissionen zu befürchten. 

Werden radioaktive Substanzen an die Oberfläche gefördert?

Das Gestein im tiefen Untergrund ist kristalliner Natur. Das heißt, es entstand vor Millionen Jahren aus einer Gesteinsschmelze. Ähnliches Gestein findet man in unseren Gebirgsmassiven, z.B. im Gotthardmassiv, im Schwarzwald oder den Vogesen an der Oberfläche. Solche Gesteine haben tatsächlich eine höhere natürliche Radioaktivität als Ablagerungsgesteine. Allerdings ist die Strahlung vernachlässigbar klein. Das aus kristallinem Gestein geförderte Wasser ist nicht radioaktiver als Quellwasser aus den Gebirgsmassiven. 

Werden korrosive Wässer an die Oberfläche gefördert?

Unter Umständen ja. Solange solche Wässer, wie zum Beispiel schwefelwasserstoffhaltige Wässer, in einem geschlossenen Rohrsystem zirkulieren, tritt keine Korrosion auf. Korrosion tritt erst unter Zutritt von Sauerstoff auf. 

Gibt es Dampfschwaden und Geruchsbelästigungen?

Bei geschlossenen Zirkulationssystemen wird kein Dampf abgelassen. Gelöste Gase wie Schwefelwasserstoff (Geruch nach faulen Eiern) werden im abgekühlten Wasser in den Untergrund zurückbefördert. 

Muss man große Kühltürme bauen?

Große ältere Geothermiekraftwerke wie in Laderello (Italien) benutzen noch Kühltürme ähnlich wie bei konventionellen thermischen Kraftwerken. Moderne geothermische Kraftwerke sind in der Regel kleiner (kleiner 100 MWe), wobei zur Kühlung meist Luftkondensatoren verwendet werden. Die heute üblichen Kühlsysteme mit Luftkondensatoren sind klein, geräuscharm und emittieren keine Dampfschwaden. Zudem ist der Kühlbedarf bedeutend geringer, wenn die Anlage als Heiz-Kraftwerk konzipiert ist. 

Wie lange reichen die Erdwärmereserven?

Die Reserve an sich ist nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. Die erschließbare Reserve ist eine Frage der jeweiligen technischen und wirtschaftlich vertretbaren Möglichkeiten. Nach heutigem Stand der Technik wird das global erschließbare Wärmereservoir auf das 30-fache sämtlicher fossiler Energiereserven geschätzt. 

Wie stark wird Erdwärme in Deutschland bereits genutzt?

Die Zahl der mit Erdwärme versorgten Haushalte in Deutschland nimmt jährlich stark zu. Etwa 300.000 Erdwärmepumpen sind deutschlandweit bereits in Betrieb. Für Informationen zu den Projekten der Tiefen Geothermie in Deutschland, werfen Sie einen Blick in die Projektliste des Verbands.

Kann man sich auf Erdwärme alleine verlassen?

Erdwärme ist die zuverlässigste aller Energiequellen. Sie steht jederzeit nach Bedarf zur Verfügung. Der weit überwiegende Teil der Erdwärmesonden-Anlagen sind monovalente Heizsysteme, also Systeme, die keine andere Heizquelle miteinbeziehen. Im Gegenteil dazu stehen andere Systeme, wie z.B. Luft-Wärmepumpen und solarthermische Heizsysteme, die auf unterstützende konventionelle Systeme angewiesen sind. 

Gibt es ein Unfallrisiko?

In der Betriebsphase einer geothermischen Anlage gibt es keine spezifischen Unfallrisiken. Während der Bohrphase bestehen abschätzbare Risiken von Entgasungen. Sicherungsmaßnahmen gegen solche Ereignisse werden bei jeder Bohrung routinemäßig angewandt. 

Gibt es Explosionsgefahren?

Es ist verboten Erdwärmesonden in geschlossenen Räumen zu erstellen. Bei Erdwärmesonden, die ins Freie verlegt sind, besteht keine Explosionsgefahr. 

Können bei Stimulationsmaßnahmen kleine Erdbeben ausgelöst werden?

Mit Injektion von Wasser in den Untergrund wird lokal der Porendruck im Gestein erhöht. Dadurch werden bestehende Haarrisse und Klüfte im Gestein erweitert. Dies erzeugt lokale Instabilitäten, die sich in kleinen Erschütterungen äußern und mit hochempfindlichen Geräten in Bohrlöchern registriert werden können. Die bei der Injektion verwendete Energie ist im Gegensatz zu spürbaren Erdbeben verschwindend klein. Natürliche Kleinstbeben werden in vielen Regionen täglich registriert. Es ist nicht auszuschließen, dass mit einer lokalen Porendruckänderung eine aufgestaute Gebirgsspannung vorzeitig gelöst wird. In einem solchen Falle kann ein seismisches Ereignis mit der Injektion von Wasser in Zusammenhang gebracht werden, ein Ereignis das jedoch ohne Fremdeinwirkung nach einem weiteren Spannungsaufbau und einer umso größeren Relaxationsenergie zu einem späteren Zeitpunkt eingetreten wäre. 

Ist Erdwärme teurer als Heizöl?

Die Erschließung von Erdwärme verursacht höhere Investitionskosten als eine
konventionelle Heizung. Die Betriebskosten sind jedoch niedriger, da die Beschaffung von Brennstoffen wegfällt. Trotz tiefer Erdöl und Erdgaspreise können Erdwärmesonden-Anlagen wirtschaftlich bereits konkurrieren. Müssten bei den konventionellen Heizsystemen die externen Kosten (CO2, NOx) mitberücksichtigt werden, wären Erdwärmesonden-Anlagen heute schon günstiger.
Bei den Investitionskosten sind mit der Entwicklung weiterhin starke Kostensenkungen zu erwarten. Insbesondere in der Tiefbohrtechnik sind massive Produktionssteigerungen, das heißt Kostensenkungen zu erwarten. 

Lässt sich mit Erdwärme Energie sparen?

Ja. Bei einer konventionellen Verbrennungsheizung ist systembedingt mit einem Verlust von rund 20 % zu rechnen. Bei der Wärmegewinnung aus Erdwärme treten hingegen keine nennenswerten Wärmeverluste auf. Die Gesamtenergiebilanz ist wesentlich besser als bei fossilen Brennstoffen, da der gesamte „ökologische Rucksack“ der langen Transportwege entfällt. Die Produktionskette bei der Wärme, wie bei der Stromproduktion ist extrem kurz, da jeglicher Zwischenschritt der vor- oder nachgelagerten Speicherung entfällt. (Vorgelagerte Speicherung: Lagerhaltung von Kohle, Öl, Kernbrennstoffen, Speicherseen; Nachgelagerte Speicherung: Batterien, Pumpspeicher, back-up Kraftwerke) 

Wie viel Platz beansprucht Erdwärmenutzung?

Sehr wenig. Der größte Teil der Anlage befindet sich unsichtbar unter der Erde. Meist zeugt nur ein Schachtdeckel von der Anwesenheit einer Tiefbohrung. Die Größe der oberirdischen Apparaturen ist ähnlich zu konventionellen Verbrennungssystemen. Erdwärmesonden-Anlagen brauchen sogar deutlich weniger Platz, da Tankräume gänzlich entfallen.
Mit der heute gängigen Richtbohrtechnik können für Petrothermale Anlagen von einem Bohrstandort aus mehrere Bohrungen in verschiedene Zielgebiete abgeteuft werden. Ein Wirrwarr oberirdischer Heißwasserleitungen, wie man es von einigen klassischen Geothermieanlagen kennt, gehört der Vergangenheit an. 

Welche Bedeutung hat Erdwärme für Deutschland?

Die Geothermie bietet in Deutschland die Möglichkeit eine regenerative Energieversorgung mit einer einheimischen Ressource zu entwickeln. Außerdem kann es durch weitere Forschung gelingen die Chance der Erdwärmegewinnung in weltweit führender Position weiterzuentwickeln. Das weltweit große Potential ermöglicht es das Know-how gewinnbringend zu exportieren. 

Welche Bedeutung hat Erdwärme weltweit?

Solange die fossilen Brennstoffe noch billig sind, wird die Entwicklung der Erdwärmenutzung auf einem beschränkten Niveau fortschreiten. Sämtliche Prognosen, auch aus der Erdölindustrie selbst, deuten jedoch auf scharfe Preiszunahmen in Zukunft. Dies tritt ein wenn die noch stets zunehmende Förderung von Erdöl abzuflachen beginnt, der globale Energiebedarf aber weiterhin steigt.
Die Entwicklung der Petrothermalen Technologie wird noch einige Jahre in Anspruch nehmen. Um sie als Erneuerbare Energie zur Ablösung fossiler Ressourcen rechtzeitig zur Marktreife zu bringen muss die Entwicklung forciert werden. 

 

(Quelle: Dr. Markus O. Häring, Geschäftsführer Geo Explorers Ltd)