Geothermie

Erdwärme steht generell überall und jederzeit zur Verfügung. 99 Prozent der Erde sind heißer als 1000 Grad Celsius. Die Oberfläche stellt den geringsten Teil dar: Nur 0,1 Prozent sind kälter als 100 Grad Celsius. Der natürliche Wärmefluss der Erde – die geothermische Energie – kann entweder direkt als Wärmequelle genutzt werden, oder als Energiequelle, um daraus Strom zu erzeugen. Während die direkte Erdwärme bereits in Form zahlreicher oberflächennaher Wärmesonden im Gebäudebereich, oder mittels Tiefbohrungen zur Wärmeversorgung ganzer Stadtviertel kommerziell erfolgreich genutzt wird, besteht im Bereich der Stromerzeugung noch größerer Forschungsbedarf. Um Strom erzeugen zu können, benötigen die Betreiber eines Geothermie-Kraftwerks Temperaturen von 150 bis 200 Grad Celsius. Hierfür werden in Deutschland Tiefbohrungen von bis zu fünf Kilometern benötigt, was neben hohen Kosten auch mit vielen wissenschaftlichen Herausforderungen verbunden ist.

In Deutschland sind aktuell zehn Geothermie-Kraftwerke am Netz, die als kombiniertes Heizkraftwerk Strom und Heizwärme produzieren. Die installierte elektrische Leistung umfasst 37 Megawatt, also ein vergleichsweise geringer Beitrag innerhalb der regenerativen Energien. Jedoch haben die vergangenen 20 Jahre Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet dazu beigetragen, dass Deutschland technologisch weltweit führend ist. Hieraus ergibt sich ein hohes Exportpotenzial insbesondere für mittelständische Unternehmen, etwa bei Bohranlagen, Tiefenpumpen, Hochtemperaturelektronik, Engineering und Prozess-Know-how. In internationalen Organisationen wie der IEA (Internationale Energieagentur) oder bei europäischen Programmen wie GEOTHERMICA ist Deutschland aktiv beteiligt, um die benötigte Technologie zu verbreiten und weiterzuentwickeln.

Die Geothermieanlage Unterhaching, eines der erfolgreichsten Erdwärmeprojekte in Deutschland, feierte bereits am 20. Oktober 2012 ihr 10-jähriges Jubiläum.

Die Geothermieanlage Unterhaching, eines der erfolgreichsten Erdwärmeprojekte in Deutschland, feierte bereits am 20. Oktober 2012 ihr 10-jähriges Jubiläum.

Die Forschungsarbeiten zur geothermischen Stromproduktion reichen von der Exploration der Lagestätten über die Tiefbohrung, die Auslegung und den Bau des Geothermie-Kraftwerks bis hin zu detaillierten Materialfragen. Das Ziel besteht darin, die benötigten Prozesse kostengünstiger zu gestalten und so die geothermische Stromerzeugung wirtschaftlicher zu machen. Innovative Bohrtechniken stellen daher einen wichtigen Teil der Forschungsthemen dar, da die Bohrung den Großteil der Anfangsinvestition eines Geothermie-Kraftwerkes ausmacht. Ziel eines aktuellen Forschungsprojekts ist es zum Beispiel,  die Schwingungen des mehrere Kilometer langen Bohrgestänges auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch wird das Bohrgerät geschont und die Bohrung präziser als bisher ins tiefe Gestein getrieben.

Vor dem Hintergrund der hohen Anfangskosten eines Geothermie-Kraftwerks kommt der Vorerkundung des Standortes zudem eine besondere Bedeutung zu. Während man zum Beispiel bei der Windenergie den vorhandenen Wind direkt messen kann und damit 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 die Ingenieur-Teams weiterhin vor Herausforderungen.

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