Tagtäglich gibt unser Planet Massen an Energie ab: 4x mehr als wir Menschen aktuell verbrauchen. Damit stellt die Erde aus menschlicher Sicht eine unerschöpfliche Energiequelle dar. Geothermische Anlagen machen sich diese zu nutzen und fördern die Erdwärme (Geothermie) zur Strom- und Wärmeerzeugung aus bis zu 5.000 m Tiefe an die Oberfläche. EU, Bund und Länder unterstützen dieses Konzept, denn es birgt enormes Potenzial.

Muenchen setzt auf erneuerbare Energien: Die Geothermie-Anlage in Riem
© Stadtwerke München/Thomas Einberger
Die Geothermieanlage der Stadtwerke München in Riem

Gerade erneuerbare Energien sind das Modell der Zukunft, wenn es darum geht, alternative, ressourcen- und umweltschonende Wege zur Strom- und Wärmegewinnung zu beschreiten. Neben Solaranlagen, Windkrafträdern und Wasserkraftwerken wird deshalb zunehmend auf technische Verfahren zur Förderung und Nutzung von Erdwärme (Geothermie) gesetzt.

Was ist Geothermie?

Als Erdwärme oder Geothermie wird die in der Erde gespeicherte Wärmeenergie bezeichnet. Durch die verschiedenen Schichten hinweg wird es umso wärmer, je weiter man zum Kern vordringt. Weist die Erdkruste in einer Tiefe von bis zu 100 m noch eine Temperatur von 10 °C auf, steigt diese zunehmend um rund 3 °C pro 100 m an, bis sie im inneren Kern, ca. 6.350 km unter uns, Werte von 5.000 bis 7.000 °C erzielt.

Rein rechnerisch reicht schon die Wärmeenergie der obersten 10 km aus, um den gesamten Strom- und Wärmebedarf der ganzen Menschheit 100.000-fach zu decken. Allein die Erdwärme in 3 bis 7 km unter der Fläche Deutschlands genügt, um die ansässige Bevölkerung 10.000 Jahre mit Strom und Wärme zu versorgen.

Ein weiteres Plus: Geothermie ist landschaftsschonend sowie kohlendioxidarm und somit absolut nachhaltig. Ihre Gewinnung ist vollkommen unabhängig von äußeren Gegebenheiten wie Wetterbedingungen und Witterungseinflüssen und steht dem Menschen daher kontinuierlich zur Verfügung.

Wie funktioniert Geothermiegewinnung?

Je nach Tiefe unterscheidet man dabei zwischen „oberflächennaher“ und „tiefer“ Geothermie.

Arbeiter baut eine Erdwaermesonde ein
© Fischer Spezialbaustoffe GmbH
Einbau einer Erdwärmesonde

Als „oberflächennah“ gelten Bohrungen bis 400 m Tiefe. Hier kommen neben Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden und Energiepfählen meist Wärmepumpen zum Einsatz. Sie nutzen die Erdwärme, um ein Gebäude, technische Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen zu beheizen oder warmes Wasser zu erzeugen. Mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit oder Wasser wird die Erdwärme über ein geschlossenes Rohrsystem nach oben transportiert, in der Wärmepumpe auf die notwendige Temperatur gebracht und von dort aus an die entsprechenden Stellen weitergeleitet.

Bei der „tiefen“ Geothermie geht man noch weiter. Hier sind vor allem die Schichten in 4.500 bis 5.000 m Tiefe von Interesse. Während hydrothermale Systeme auf warmes Grundwasser (bis ca. 4.500 m) zurückgreifen, nutzen petrothermale Systeme die Wärme aus den heißen Gesteinsschichten (bis ca. 5.000 m).

Erschließung geothermischer Ressourcen in Deutschland

In Deutschland gibt es aktuell rund 370.000 oberflächennahe Geothermieanlagen. Sie stellen auch eine hervorragende Alternative für Privathaushalte dar und sind dementsprechend gefragt. Allein 2017 wurden 23.000 neue Anlagen in Betrieb genommen.

Deutschland-Karte mit gekennzeichneten Regionen, die fuer eine hydrothermale Nutzung in Frage kommen
© geotis.de
Hydrothermale Ressourcen in Deutschland

Der größte Teil geothermischer Ressourcen in Deutschland liegt vor allem im tiefen Kristallingestein. Es bedarf jedoch einiger technisch-wirtschaftlicher Voraussetzungen, um diese effektiv nutzen zu können. Daher stehen petrothermale Systeme in Deutschland derzeit nur begrenzt zur Verfügung.

Hydrothermale Ressourcen sind dagegen schon in großer Zahl zugänglich. So sind der Oberrheingraben, das Molassebecken und das Norddeutsche Becken erschlossen.

Für die Förderung des warmen Grundwassers werden in Deutschland ausnahmslos sog. Dubletten-Systeme verwendet. Über eine Förderbohrung gelangt das heiße Thermalwasser an die Oberfläche. Dort wird ihm die Wärme mittels eines Wärmeübertragers entzogen und zur Stromerzeugung bzw. Wärmeversorgung genutzt. Im Anschluss wird das abgekühlte Thermalwasser über eine Reinjektionsbohrung wieder in den Untergrund eingespeist und dadurch in den Kreislauf zurückgeführt.

Geothermische Anlagen bieten somit riesiges Potenzial für die Wärmegewinnung und Stromerzeugung. 2016 sorgte die Geothermie in Deutschland zusammen mit der Umweltwärme für 12,5 Mrd. kWh Wärmeleistung. Das entspricht 6,6 % der erneuerbaren Wärme, die in 2016 insgesamt gewonnen wurde.

Schematische Darstellung eines Dubletten-Systems
© Bundesverband Geothermie
Das Dubletten-System

Gerade der Anteil der erneuerbaren Energien am Strom- und Wärmeverbrauch in Deutschland ist in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Lag der Anteil am Wärmeverbrauch im Jahr 2000 noch bei knapp 4 %, ergab sich 2016 ein Zuwachs auf 13 %. Der Anteil am Stromverbrauch kletterte 2016 auf 31,5 %.

Angesichts Energiewende und nachhaltigem Klimaschutz dürfte der Bedarf an erneuerbaren Energien aber auch in Zukunft noch deutlich ansteigen. Bis 2040 will etwa München als erste deutsche Großstadt Fernwärme zu 100 % mittels erneuerbarer Energien erzeugen und setzt dazu vor allem auf Geothermie.

Zudem hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, bis 2050 den Verbrauch fossiler Energieträger wie Öl und Gas drastisch um rund 80 % zu reduzieren.

Allerdings ist die Installation geothermischer Anlagen derzeit noch mit hohen Kosten, umfangreichen Vorbereitungen und einer aufwändigen Umsetzung verbunden. Daher bieten vor allem Bund und Länder zahlreiche Optionen, finanzielle Unterstützung bei der Erforschung möglicher petro- und hydrothermaler Reservoire sowie bei der Installation „oberflächennaher“ und „tiefer“ Geothermieanlagen zu erhalten.

Fördermöglichkeiten zur Erforschung und Nutzung geothermischer Ressourcen

So fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) die tiefe Geothermie beispielsweise durch Zuschüsse zur Weiterentwicklung von Erkundungsmethoden. Das hat zum Ziel, das Fündigkeitsrisiko von Reservoiren zu reduzieren, die anfallenden Kosten zu minimieren und Geothermie-Projekte für Investoren attraktiver zu gestalten. Außerdem stellt das Bundesministerium finanzielle Mittel für die Weiterentwicklung von Technologien zur Verfügung, um die Wirtschaftlichkeit der Anlagen zu verbessern, und bietet Unterstützung bei der Öffentlichkeitsarbeit, um die Akzeptanz von Strom- und Wärmeerzeugung durch Geothermie in der Bevölkerung zu erhöhen.

Der Umstellung von althergebrachten Energieträgern auf erneuerbaren Energien trägt die Bundesregierung daneben mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG, Rechnung. Es umfasst u.a. feste Vergütungssätze für einen Zeitraum von 20 Jahren, wodurch dem Investor hohe Planungs- und Investitionssicherheit gewährleistet werden. So betrug die Vergütung für aus Geothermie gewonnen Strom 2017 25,20 Cent pro kWh (EEG 2017 § 45). Außerdem werden Netzbetreiber per Gesetz dazu verpflichtet, den ressourcenschonend erzeugten Strom vorrangig abzunehmen.

Gleichzeitig können geothermische Anlagen durch das sog. Marktanreizprogramm gefördert werden. Fördermittel von über 300 Mio. Euro jährlich setzt das BMWi hierfür ein.

Unternehmen und Privathaushalte können auf diese Weise etwa Zuschüsse von bis zu 15.000 Euro für die Installation oberflächennaher Geothermieanlagen beim Bundesministerium für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) beantragen.

Bohrturm des Geothermieprojekts Sauerlach im Landkreis Muenchen
© Stadtwerke München
Bohrarbeiten am Geothermieprojekt Sauerlach im
Landkreis München

Für große Anlagen wie tiefengeothermische Systeme besteht die Möglichkeit zur Förderung durch das KfW-Förderprogramm „Erneuerbare Energien – Premium – Tiefengeothermie“. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau vergibt zinsgünstige Darlehen und Tilgungszuschüsse an Unternehmen, Privatpersonen, Freiberufler, Landwirte, Kommunen, kommunale Gebietskörperschaften und Gemeindeverbände sowie gemeinnützige Antragsteller und Genossenschaften, die in Deutschland die Errichtung einer geothermischen Anlage zur Wärmeerzeugung planen. Auch Förder- und Injektionsbohrungen für geothermische Anlagen zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung sowie tatsächliche Mehraufwendungen gegenüber der Planung für Bohrungen mit besonderen technischen Bohrrisiken sind förderfähig.

Unter den Voraussetzungen, dass die Bohrtiefe mehr als 400 m beträgt, das zu nutzende Thermalfluid eine Temperatur von mindestens 20° C aufweist und eine geothermische Wärmeleistung von mindestens 0,3 MWth erzielt wird, können Antragsteller dann bis zu 10 Mio. Euro pro Vorhaben erhalten. Grundsätzlich sind je nach Vorhaben bis zu 80 % der Investitionssumme förderfähig.

Als Anreiz für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bietet die KfW zudem einen sog. KMU-Bonus. Damit profitieren KMU von nochmals 10 % des Zuwendungsbetrages.

Quellen

Grundlegende Informationen zum Thema Geothermie des Bundesverbandes Geothermie

Geothermie, Informationsportal Erneuerbare Energien des BMWi

Was ist eigentlich Geothermie?, Newsletter BMWi, Ausgabe 09/2016, erschienen am 10.05.2016

Erneuerbare Energien in Zahlen, 20.12.2017, umweltbundesamt.de

Informationen zur Forschungsförderung im Bereich der tiefen Geothermie des BMWi

Bekanntmachung des BMWi zur Forschungsförderung im 6. Energieforschungsprogramm "Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung", 8.12.2014 | PDF-Download

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Marktanreizprogramm (MAP), Informationsportal Erneuerbare Energien des BMWi

Förderprogramm "Erneuerbare Energien - Premium - Tiefengeothermie" der KfW

Merkblatt zum KfW-Förderprogramm "Erneuerbare Energien - Premium" | PDF-Download

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