Neben Heizwärme wird im geothermischen Heizkraftwerk Sauerlach auch Strom für 16.000 Haushalte produziert.
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Neben Heizwärme wird im geothermischen Heizkraftwerk Sauerlach auch Strom für 16.000 Haushalte produziert.

Geothermie

Erdwärme oder Geothermie kann direkt als Wärmequelle genutzt werden, oder als Energiequelle, um daraus Strom zu erzeugen. Der natürliche Wärmefluss der Erde – die geothermische Energie – steht dabei grundsätzlich überall und jederzeit zur Verfügung.

Die direkte Nutzung von Erdwärme zur Wärmeversorgung ist in Deutschland bereits kommerziell erfolgreich: im Gebäudebereich mit oberflächennahen Wärmesonden oder -kollektoren in Kombination mit Wärmepumpen sowie zur Versorgung ganzer Stadtviertel mittels Tiefbohrungen. Laut Bundesverband Geothermie erzeugen aktuell über 440.000 oberflächennahe Anlagen eine Wärmeleistung von etwa 4.400 Megawatt. Allein im Jahr 2020 wurden etwa 24.500 solcher Anlagen neu installiert. Zusätzlich erzeugen knapp 40 Heiz- bzw. kombinierte Heizkraftwerke im Bereich der tiefen Geothermie – ab Tiefen von mehr als 400 Metern – weitere rund 350 Megawatt Wärmeleistung.

Die Menge des in Deutschland aus Erdwärme erzeugten Stroms spielt im Vergleich zur Wärmeerzeugung bisher eine untergeordnete Rolle. Denn um aus Erdwärme Strom erzeugen zu können werden Temperaturen von 150 bis 200 Grad Celsius benötigt. Unter den geologischen Bedingungen in Deutschland sind dazu Tiefbohrungen von bis zu fünf Kilometern nötig, was neben hohen Kosten auch mit vielen wissenschaftlichen Herausforderungen verbunden ist. Die 12 Kraft- und Heizkraftwerke, die laut Bundesverband Geothermie aktuell zur Stromproduktion genutzt werden, kommen zusammen auf eine installierte elektrische Leistung von unter 50 Megawatt.

Kostensenkungen im Fokus

Ziel der Forschungsförderung ist es – neben dem weiteren Ausbau der Wärmeversorgung – die geothermische Stromproduktion voranzutreiben. Im Jahr 2020 hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) 107 laufende Projekte mit knapp 14,4 Millionen Euro gefördert sowie 42 Projekte mit einem Fördermittelansatz von knapp 41 Millionen Euro neu bewilligt. Neben Forschungsvorhaben zur Weiterentwicklung der Technologie kam dabei 2020 auch das Reallabor der Energiewende "Integrierte WärmeWende Wilhelmsburg – IW³" zur Bewilligung.

Die Forschungsarbeiten reichen von der Exploration der Lagerstätten über die Tiefbohrung, die Auslegung und den Bau von Geothermie-Kraftwerken bis zu detaillierten Materialfragen. Das vorrangige Ziel besteht darin, die benötigten Prozesse kostengünstiger zu realisieren und so die geothermische Stromerzeugung wirtschaftlicher zu gestalten.

Innovative Bohrtechniken stellen einen wichtigen Teil der Forschungsthemen dar, da die Bohrung den Großteil der Anfangsinvestition eines Geothermie-Kraftwerkes ausmacht. Auch der Vorerkundung des Standortes kommt eine besondere Bedeutung zu. Während man zum Beispiel bei der Windenergie den vorhandenen Wind direkt messen und relativ genaue Prognosen für den jeweiligen Standort berechnen kann, ist man bei der Geothermie auf indirekte Messungen angewiesen. Erst nach der Bohrung weiß man, ob die Prognosen zur vorhandenen Wärme zutreffend waren und die Investoren ihr Geld gewinnbringend eingesetzt haben. Das Wissen um die geologischen Schichten des Untergrundes, die thermischen und hydraulischen Eigenschaften oder etwa die Mächtigkeit der geothermisch interessanten Gesteinsschichten ist daher essenziell, um geeignete Standorte zu identifizieren. Auch der Betrieb eines fertiggestellten Geothermie-Kraftwerks, das mit heißen salzhaltigen Thermalwässern inklusive Sanden, Feinkiesen und Ausfällungen umgehen muss, stellt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weiterhin vor Herausforderungen.

Grafische Darstellung der Fördermittel im Bereich Geothermie seit 2015.
© Projektträger Jülich

Verteilung der Fördermittel im Bereich Geothermie seit 2015.

Grafische Darstellung der neu bewilligten Fördermittel im Bereich Geothermie seit 2015.
© Projektträger Jülich

Entwicklung des Neubewilligungsvolumens im Bereich Geothermie seit 2015.

Technologie aus Deutschland weltweit führend

Forschung und Entwicklung der vergangenen Jahrzehnte haben dazu beigetragen, dass Deutschland im Bereich Geothermie technologisch weltweit führend ist. Hieraus ergibt sich ein hohes Exportpotenzial, insbesondere für mittelständische Unternehmen, etwa bei Bohranlagen, Tiefenpumpen, Hochtemperaturelektronik, Engineering und Prozess-Know-how. Darüber hinaus ist Deutschland auch in internationalen Organisationen, wie der Internationalen Energieagentur (IEA), oder bei europäischen Programmen, wie GEOTHERMICA, aktiv beteiligt, um die benötigte Technologie zu verbreiten und weiterzuentwickeln.

Der Film zeigt neueste Entwicklungsansätze in der Geothermie.