Wie funktioniert Geothermie?

Erdwärme könnte dabei helfen, den deutschen Wärmebedarf zu decken. Doch wie funktioniert eigentlich Geothermie? Und welche Hindernisse gibt es?
Ein Geophon hilft dabei, die Geologie eines Gebietes zu erkunden. (Foto: DMT Essen)
Ein Geophon hilft dabei, die Geologie eines Gebietes zu erkunden. (Foto: DMT Essen)
Wie funktioniert eigentlich Geothermie und inwiefern kann sie aktuell zur Energieversorgung beitragen? Wir beantworten die wichtigsten Fragen.
Angst vor einer kalten Wohnung im Winter müssen die Einwohner der isländischen Hauptstadt Reykjavik selbst in politischen Krisenzeiten nicht haben. Ihre Heizung wird von der Erde selbst genährt. Heiße Quellen speisen das System. Das funktioniert auch an manchen Orten Deutschlands schon lange. In Aachen wurden zum Beispiel bereits 69 nach Christus Gebäude mit Thermalwasser beheizt. Gesundheitstouristen schätzen Thermalbäder in Südwestdeutschland. Doch als Ersatz für Gasheizungen spielte Geothermie bislang in den meisten Regionen nur eine Nebenrolle. 
Das könnte sich bald ändern. Darauf drängt zum Beispiel eine Forschergruppe verschiedener Fraunhofer-Institute und der Helmhotz-Gemeinschaft. Sie haben kürzlich einen Fahrplan zur verstärkten Nutzung von Erdwärme veröffentlicht. „Das Potenzial in Deutschland ist von bemerkenswerter Größe”, heißt es im Bericht. 300 Terrawattstunden Energie im Jahr könnten demnach gewonnen werden. Das entspricht einem Viertel des deutschen Wärmebedarfs. Das wäre auch ein Segen für den Klimaschutz. Mehr als die Hälfte des Energieverbrauchs wird für die Wärmeerzeugung genutzt. Nur 15 Prozent davon stammen aus erneuerbaren Quellen.

Geothermie wird bisher kaum genutzt

Bisher deckt nur ein kleiner Teil der Haushalte seinen Wärmebedarf mir der schier unerschöpflichen Energie der Tiefe. „Der Markt ist von Einfamilienhäusern geprägt”, sagt André Deinhard, Chef des Bundesverbands Geothermie. Derzeit seien etwa 400.000 Anlagen in Betrieb. Die happigen Preise für Gas und die durch den Krieg drohenden Versorgungsengpässe sorgen für eine rasant steigende Nachfrage. „Die Kunden rennen den Betrieben die Bude ein”, berichtet Deinhard. Vor wenigen Jahren mussten die Firmen noch um jeden kleinen Auftrag kämpfen. 

Wie Geothermie funktioniert

Die Funktionsweise der Geothermie ist leicht zu verstehen. Die Energie steckt im Inneren der Erde. Je tiefer es dort hinein geht, desto höher ist die Temperatur. Im Durchschnitt steigt sie alle 100 Meter um drei Grad. Diese Wärme wird an die Oberfläche geholt. Dafür werden Löcher in den Boden gebohrt, je nach Verfahren zwischen einem und 5.000 Meter tief. Zum Beispiel kann warmes Wasser an die Oberfläche befördert, dort die Wärme abgeben und wieder zurückgepumpt werden. 
Eine Wärmepumpe sorgt für die Umwandlung der Erdwärme in Heizwärme im Gebäude oder für Fernwärme für viele Wohnungen. Sie kann an warmen Tagen auch umgekehrt Gebäude kühlen. Bei Einzelanlagen wird die Wärme in der Regel nahe der Oberfläche gewonnen, meist in 100 Metern Tiefe. Großanlagen, wie sie etwa in München zur Fernwärmegewinnung genutzt werden, führen schon mal mehrere Kilometer tief in den Boden. München liegt auf einem großen Vorrat an Thermalwasser. Sechs Geothermikraftwerke sollen die Stadt bis 2040 komplett mit erneuerbarer Fernwärme versorgen. Auch Hamburg arbeitet an einer klimaneutralen Versorgung mit Heizenergie. 2023 soll die Anlage für die Quartiere im Stadtteil Wilhelmsburg in Betrieb gehen.

Für Hausbesitzer lohnt sich Geothermie inzwischen

Neben den Kosten für die Bohrung und das Material schlagen hier noch Stromkosten für den Betrieb der Wärmepumpe zu Buche. Für Hausbesitzer lohne sich Geothermie als Alternative zum Erdgas inzwischen, erläutert Deinhard. Bei einem Einfamilienhaus mit einem Jahresverbraucher von 20.000 Kilowattstunden kostet das Heizen im Zeitraum von zehn Jahren rund 30.000 Euro, bei einer oberflächennahen Geothermieanlage etwa 24.000 Euro, bei Geothermie-Fernwärme sogar nur 16.500 Euro. 
Ob diese Rechnung des Verbands heute noch realistisch ist, erscheint aber fraglich. Materialengpässe oder fehlende Fachkräfte sowie steigende Strompreise dürften auch diese Investition verteuern. Auch sind die Erschließungskosten regional unterschiedlich. Ein Teil der Kosten wird staatlich gefördert. Diese Förderung könnte von der Bundesregierung noch in diesem Jahr deutlich angehoben werden, als Teil der Strategien gegen die Abhängigkeit von russischem Gas. 

Geothermie funktioniert – wenn die Genehmigungen klappen

Obwohl schon lange bekannt, steckt der Ausbau der Geothermie noch in den Kinderschuhen. So sind die Genehmigungsämter nicht für den Kundenansturm gewappnet. „Die Behörden sind überfordert”, beobachtet Deinhard. Die Geodaten, die Aufschluss über das Wärmepotenzial oder die Formationen im Erduntergrund geben, seien noch nicht einmal digitalisiert. Nicht jeder Standort ist dafür auch geeignet. Besonders groß ist das Potenzial entlang des Oberrheingrabens in Südwestdeutschland, im Ruhrgebiet oder auch in Norddeutschland. Am Oberrhein winkt bei den Tiefenbohrungen noch ein zweiter Ertrag. Mit dem Wasser wird auch Lithium zutage gefördert. Der Rohstoff wird für die Batterieproduktion in wachsendem Maße benötigt.

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