Geothermie: Wärme aus der Tiefe
Stand: April 2024
Eine erfolgreiche Wärmewende braucht eine große Bandbreite an Technologien. Ein zentraler Baustein könnte zukünftig Geothermie sein – die Potenziale sind bei Weitem noch nicht ausgeschöpft.
Geothermie nutzt die im Erdreich gespeicherte Wärme und bietet dadurch einen entscheidenden Vorteil: Die Wärmequelle unterliegt anders als andere erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne kaum tages- oder jahreszeitlich bedingten Schwankungen. Denn aus dem Erdkern strömt kontinuierlich Wärme in Richtung Oberfläche, die auf verschiedene Weise erschlossen werden kann. Je tiefer man dabei ins Erdinnere vordringt, desto höher steigen die Temperaturen – und desto mehr Haushalte können versorgt werden.
Bis zu einer Tiefe von 400 Metern spricht man von oberflächennaher Geothermie. Mithilfe einer Erdwärmepumpe wird die Wärme dabei an einzelne oder mehrere Gebäude verteilt. Die Tiefengeothermie hingegen nutzt Wärme aus bis zu fünf Kilometern Tiefe und kann ganze Ortschaften und Stadtteile versorgen. Für die Wärmewende bietet die Technologie enorme Potenziale: Tiefengeothermie allein könnte zukünftig rund 25 Prozent der gesamten Wärmeversorgung in Deutschland leisten, so eine gemeinsame Roadmap von sechs Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft.
Roadmap Tiefe Geothermie für Deutschland
Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft und Wissenschaft für eine erfolgreiche Wärmewende
Tiefe Geothermie: Aufwind für die kommunale Wärmeplanung
Bis Mitte 2028 müssen alle deutschen Städte und Gemeinden ihre kommunale Wärmeplanung abgeschlossen haben. Tiefengeothermie könnte einen zentralen Baustein der Versorgungskonzepte stellen, wenn die gewonnene Energie in lokale Wärmenetze eingespeist wird. Im Februar 2023 waren 42 Anlagen in Betrieb – ein Großteil davon in Süddeutschland. Am häufigsten wird dabei natürlich vorhandenes Thermalwasser aus Reservoiren unter der Erdoberfläche genutzt – die Temperaturen betragen je nach Tiefe und den Gegebenheiten vor Ort bis zu 180 Grad. Unter vielen Städten befinden sich noch unerschlossene Potenziale. Aber nicht alle Regionen in Deutschland sind gleich gut geeignet. Die Voraussetzungen: Die Temperaturen in den Wasserreservoiren müssen hoch genug und die umfassenden Gesteinsschichten durchlässig genug sein. Das ist neben einigen süddeutschen Regionen auch etwa in Teilen der Rhein-Ruhr-Region und im Norddeutschen Becken der Fall. Um neue Gebiete zu erkunden, sind aber immer Probebohrungen oder 3D-Modellierungen notwendig.
Oberflächennahe Geothermie: Zuverlässig Heizen und Kühlen
Bereits weiter verbreitet ist die oberflächennahe Geothermie: In Deutschland sind aktuell rund 435.000 Erdwärmepumpen installiert. Diese nutzen die Wärme des Untergrunds und wandeln sie auf ein höheres Temperaturniveau um. Je nach Tiefe bewegen sich die Temperaturen im Erdreich hier zwischen 5 und 15 Grad. Zur Wärmegewinnung gibt es verschiedene Möglichkeiten: Kollektoren werden etwa horizontal bei einer Tiefe von üblicherweise 1,5 Metern verlegt. Für Erdwärmesonden hingegen wird meist bis etwa 100 Meter in die Tiefe gebohrt. Welche Variante für ein Gebäude am sinnvollsten ist, muss je nach Bedingungen vor Ort geprüft werden. Um mehrere Gebäude oder ganze Quartiere zu versorgen, können bis zu 200 Sonden zu einem Sondenfeld zusammengefasst werden.
Erdwärmepumpen stellen eine gute Alternative zu anderen Modellen wie Luftwärmepumpen dar. Zwar sind sie zunächst mit höheren Investitionskosten verbunden – dies gleicht sich jedoch im Betrieb schnell wieder aus. Denn aufgrund der konstanten Temperaturen im Untergrund arbeitet die Erdwärmepumpe wesentlich effizienter. Besonders vorteilhaft zudem: Das gleiche System kann im Sommer auch zur Kühlung genutzt werden.
Vertiefende Themenseiten
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