Die Geothermie und ihre Vor- und Nachteile

Was ist die Geothermie und wie funktioniert die Gewinnung?

Mit der Geothermie ist die Erdwärme gemeint, die sich unterhalb der Erdoberfläche befindet. Die Temperaturen dieser thermischen Energie steigen mit zunehmender Tiefe an und erreichen Expertenschätzungen zufolge im Erdkern bis zu 7.000 Grad Celsius. Nach menschlichen Maßstäben ist dieser Wärmevorrat unerschöpflich, weshalb dessen Gewinnung bei der Geothermie im Vordergrund steht.

Die oberflächennahe und die tiefe Geothermie

Bei der Frage nach den Vor- und Nachteilen der Geothermie spielt die Bodentiefe eine entscheidende Rolle. Grundsätzlich unterscheiden Experten zwischen der oberflächennahen und der tiefen Geothermie. Bei der oberflächennahen Geothermie werden Bohrer bis zu einer Tiefe von etwa 400 Metern eingelassen. Anschließend folgt die Verlegung der Erdsonden. Mithilfe eines Wärmetauschers wird die dort vorhandene Erdwärme "angezapft" und nach oben befördert. Wie diese Technologie in der Praxis aussieht, zeigen  Sole-Wasser-Wärmepumpen. Mehr über die Erschließung und die Technik erfahren Sie in unserem Beitrag über das  Heizen mit Erdwärme.  

Diese Wärmepumpen nutzen entweder Erdkollektoren oder Erdsonden, um die Geothermie in Heizwärme umzuwandeln. Die auf diese Weise gewonnene Erdwärme bringt ein Kältemittel zum Verdampfen.   Anschließend wird der heiße Kältemitteldampf komprimiert, wodurch seine Temperatur weiter ansteigt. Die am Ende des Vorgangs erzeugte Wärme lässt sich zum Beispiel zur Raumbeheizung oder Warmwasserbereitung nutzen. Bei der tiefen Geothermie reichen die Bohrungen weit über 400 Meter. Zur Gewinnung der thermischen Energie in solchen Tiefen werden spezielle Maschinen und Technologien eingesetzt. Welche das sind, erfahren Sie im Beitrag "Geothermiekraftwerke".

Die beiden nachstehenden Grafiken verdeutlichen, wie derartige Wärmepumpen mit Geothermie arbeiten:

Geothermie: Vor- und Nachteile – Was ist zu bedenken?

Geht es um die Vor- und Nachteile bei der Geothermie, dürfen zwei Aspekte nicht fehlen: Die nach menschlichen Maßstäben unendliche Verfügbarkeit und die sehr gute Ökobilanz.

Die unter der Erdoberfläche verborgene Wärme stammt Experten zufolge aus mehreren Quellen. Zum einen sind es die radioaktiven Zerfallsprozesse im Erdinneren, bei der enorme Energiemengen freigesetzt werden. Zum anderen ist es noch die Restwärme aus der Zeit, als die Erde entstanden ist. Wie gewaltig diese Mengen sind, lässt sich anhand von einigen Zahlen erahnen, die der Bundesverband Geothermie herausgegeben hat. Demnach genügt die Energiemenge, die sich unter Deutschland in einer Tiefe von 3.000 bis 7.000 Metern befindet, um uns für die kommenden 10.000 Jahre komplett mit Strom und Wärme zu versorgen.

Gute Ökobilanz als Vorteil der Geothermie

Ein weiterer Vorteil der Geothermie ist die Tatsache, dass bei der Gewinnung kaum CO₂ entsteht. Zudem ist die thermische Energie praktisch überall vorhanden. Ein energieintensiver Transport, wie das beispielsweise beim Heizöl der Fall ist, wäre nicht mehr notwendig. Nicht zuletzt lässt sich die Geothermie vielseitig einsetzen. Neben dem klassischen Heizzweck lässt sie sich – zumindest bei der tiefen Geothermie – auch zur Stromerzeugung nutzen.

Wirtschaftlichkeit nicht immer gegeben

Um die Erdwärme gewinnen zu können, sind Bohrungen unerlässlich. Das gilt auch für die Verlegung der dazugehörigen Erdsonden. Da die Erdschichten von Ort zu Ort stark variieren, sind die Arbeiten teils mit sehr hohen Kosten verbunden. Außerdem hängt es, vor allem bei der tiefen Geothermie, stark davon ab, ob das zu erschließende Reservoir die erwartete Wärmemenge liefern kann oder nicht. Die Wirtschaftlichkeit ist somit nicht immer zwangsläufig gegeben. Nicht zuletzt gibt es geologische und geotechnische Risiken für direkt Beteiligte sowie Unbeteiligte. Denn mit dem Aufreißen des Gesteins sind Erschütterungen verbunden, die im schlimmsten Fall zu einem leichten Erdbeben führen können. In einigen Fällen kommt es zu Baugrundschäden in Form von Setzungen, also Senkung der Gebäude infolge einer Untergrundverdichtung.

Eine Wärmepumpe ist notwendig

Geht es um die Geothermie und ihre Vor- und Nachteile, dürfen die Sole-Wärmepumpe bzw. deren Anschaffung und Betrieb nicht fehlen. Denn nur mit ihr lässt sich die Erdwärme sinnvoll nutzen, etwa für die Beheizung der Räume oder für die Bereitung des Warmwassers. Bei der tiefen Geothermie sind es die Geothermiekraftwerke und deren Betrieb, die teils sehr hohe Kosten verursachen. Nicht zuletzt sind viele behördlichen Genehmigungen für die Bohrarbeiten notwendig, die sowohl Privatverbraucher als auch Großkonzerne einholen müssen.