In der Diskussion um erneuerbare Energien wird meist vor allem über Wind- und Solarenergie geredet, die Geothermie hingegen ist sonderbarerweise noch immer relativ unbekannt. Nur langsam verbreitet sich das Wissen um z.B: Erdwärmeheizungen, dabei wird Geothermie schon seit 1913 sehr erfolgreich genutzt und könnte in Zukunft eine tragende Rolle bei der Energieversorgung der Welt spielen.

Geothermie zeichnet sich, wie auch die Meeresenergie, dadurch aus, dass sie eine im Gegensatz zu Wind und Sonne stets verfügbare Quelle von Energie anzapft. Sonnenernergie hat zwar ein weitaus größeres Potential – aber die Sonne scheint eben nur den halben Tag und eine Speicherung von Engergie in den Dimensionen, wie sie heute von den herkömmlichen Stromquellen erzeugt wird, ist derzeit noch nicht möglich. Es werden jedoch gerade Verfahren entwickelt, dieses Problem zu umgehen – meist wird die Energie dabei in Form von Wärme gespeichert, also genau das Verfahren, das auch die Geothermie nutzt.

Aber auch allein mit der Geothermie allein könnte der gesamte weltweite Bedarf an Energie gedeckt werden. (Das gilt übrigens genauso für die Solarthermie – hier könnte allein ein 700x700km großer Solarpark in der Sahara den weltweiten Energiebedarf decken.)

Energie im Überfluss

Geothermische Energie steckt überall in der Erde. 99% unseres Planeten sind heißer als 1000 °C. Von den restlichen 1% sind noch einmal 99 % heißer als 100 °C. Aus dem Innern der Erde steigt ständig Wärme an die Oberfläche, ein nach allen bisherigen Erkenntnissen unerschöpflicher Energiefluss, der ein Mehrfaches des menschlichen Energiebedarfs ausmacht – wir müssen ihn nur anzapfen. Täglich steigt aus dem Erdinnern etwa die 2,5-fache Energiemenge auf, die wir weltweit brauchen. Und mit den Vorräten, die allein in den oberen drei Kilometern der Erdkruste gespeichert sind, könnte rechnerisch und theoretisch der derzeitige weltweite Energiebedarf für die nächsten 100.000 Jahre gedeckt werden.

Geothermische Energie steht immer zur Verfügung, wenn sie gebraucht wird, egal ob der Wind weht, oder die Sonne scheint, ob es Tag ist, oder Nacht.

Die in der Erde gelagerte Wärme kann auf verschiedene Arten genutzt werden, wobei zwischen obflächennaher und tiefer Geothermie unterschieden wird. Je tiefer man in die Erde vordringt, desto heißer wird es natürlich und desto größer ist auch die Energieausbeute. Eine besondere Situation ergibt sich in vulkanischen Gebieten, in denen heißes Magma sehr nahe an der Erdoberfläche ist.

Um die Wärme aus dem Erdinnern nach oben zu transportieren, gibt es zwei Möglichkeiten: über heißes Gestein oder über heißes Wasser aus natürlich vorkommenden heißen Thermalwasserschichten (Hydrothermische Erdwärme).
Heißes Thermalwasser kann direkt angezapft und in die Höhe gepumpt werden. Um die Wärme aus aus heißem Gestein zu gewinnen, wird Wasser in die Tiefe gepumpt, durch das Gestein erhitzt und wieder nach oben gefördert.

Heizen mit Erdwärme

Erdwärme Diagramm

In Deutschland wird vor allem die oberflächennahe Geothermie genutzt um Heizwärme zu gewinnen. Besonders große Systeme können die Vorzüge der Geothermie effizient in wirtschaftliche Vorteile verwandeln. Verwaltungs- und Gewerbebauten, Schulen, Bürogebäude, Lagerhallen, ganze Siedlungen – alles lässt sich geothermisch heizen und klimatisieren. In den meisten Fällen werden Amortisationszeiten von 5-10 Jahren erreicht. Unter optimalen Bedingungen geht es sogar noch schneller.

Die Heizwärme wird gewonnen, indem die Energie aus dem zwischen 40 und 100° C heißem Thermalwasser über einen Wärmetauscher in den Kreislauf des Heizwerkes gebracht wird. Dabei findet kein Austausch von Wasser zwischen den Kreisläufen statt und das abgekühlte Wasser wird einfach wieder zurück in die Tiefe der Quelle gepumpt.

Strom aus Geothermie

Geothermie Strom

Mit der Wärme der Erde aber kann nicht nur geheizt und geduscht werden – auch Strom lässt sich mittlerweile effizient erzeugen. Bisher war dies nur bei sehr heißem Thermalwasser, bzw. Heißdampfvorkommen mit einer Temperatur von 100-150°C möglich. Dank neuer Systeme kann man nun aber auch mit sehr viel niedrigeren Temperaturen zu arbeiten. Dabei wird warmes Wasser aus der Tiefe nach oben gepumpt, um über einen Wärmetauscher Wärme an ein geschlossenes Arbeitsflüssigkeits-System abzugeben. Diese Arbeitsflüssigkeit hat einen viel niedrigeren Siedepunkt als Wasser (14°C), so dass sich schon bei niedrigeren Temperaturen Dampf bildet, mit dem eine Turbine zur Erzeugung des Stroms angetrieben werden kann. Der Dampf kühlt sich dann wieder ab, kondensiert zurück zu Flüssigkeit und der Kreislauf beginnt von neuem. Das gesamte Verfahren hat keinerlei Emission und auch das Thermalwasser wird nicht verunreinigt.

Ein englischsprachiges Video, welches das Verfahren erklärt, gibt es hier zu sehen.

Risiken

Geothermiekraftwerke können in Erbebengebieten vorhandene Spannungen im Untergrund abbauen und dabei stärkere Erdstöße auslösen. Kleinere, kaum oder nicht spürbare Erderschütterungen sind bei Projekten der tiefen Geothermie in der Stimulationsphase nicht ungewöhnlich.

Letztendlich stellt jede Form der Energiegewinnung, auch wenn sie noch so sorgsam vorgenommen wird, einen Eingriff in die Natur dar. Auch Windräder und Solarkraftwerke sind in dieser Hinsicht umstritten. Verglichen mit den Risiken herkömmlicher Verfahren sind die erneuerbaren Energien jedoch eindeutig vorzuziehen.

Von der Natur lernen

Erst langsam begreifen wir Menschen, in welchem Überfluss er lebt. Die Erde stellt uns Energie und Nahrung in aberwitzigen Mengen zur Verfügung. Sie ist eine Quelle, die sich stetig erneuert und niemals versiegt. Wenn wir nur lernen, dem Fluss der Natur zu folgen und alle ihre Geschenke mit sanfter Hand entgegenzunehmen, statt sie gewaltsam an und zu reißen, dann leben wir in einer Welt, die keinen Mangel kennt. Es ist zu hoffen, dass wir die Abzweigung in Richtung Schlaraffenland in unserem Wahn nicht noch verpassen.

Um die Verhältnisse zu verdeutlichen, hier eine Aufstellung der natürlichen Energievorkommen im Vergleich zum globalen Energiebedarf:

Quellen

Bilder:
Geysir: Ásgeir Eggertsson / Wikimedia
Erdkern: Mats Halldin / Wikimedia
Erdwärme: Siemens /Wikimedia
Strom aus Geothermie: Public Domain
Energiequellen: Public Domain

Text:
das-energieportal.de
geothermie.de
geothermie.ch
geothermie4u.de
rasertech.com
Wikipedia.de