Erdwärme
Vorbild Island
Welche Bedeutung Erdwärme für die Energieversorgung in Zukunft haben könnte, zeigt uns heute schon Island. 37 aktive Vulkane heizen den Untergrund des Inselstaates auf. Heiße Quellen, Geysire und Wasserdampfspalten sind sichtbare Zeichen des geothermischen Potentials. Nur wenige hundert Meter unter der Erdoberfläche herrschen in wasserführenden Gesteinsschichten bis zu 350 Grad. Und über natürlich austretenden oder aus Bohrlöchern geförderten Wasserdampf werden bereits 90 Prozent aller Haushalte mit Wärme versorgt. Gleichzeitig treibt überschüssiger Heißdampf Turbinen in einem Geothermiekraftwerk an und erzeugt Strom. Soviel, dass auch Wasserstoff, ein möglicher Energieträger der Zukunft, produziert werden kann. Treibhausgase wie CO2, die beim Einsatz fossiler Brennstoffe entstehen, sind in Island kein Problem. Natürlich sind die Vorrausetzungen für die Erdwärmenutzung in Island dank der vielen Vulkane einzigartig, aber auch in Mitteleuropa könnte das Potential erschlossen werden.
Ruinen des römischen Bades in Baden-Baden
Labsal aus dem Untergrund
Zumindest passiv nutzten schon die alten Gallier, Kelten und Germanen Erdwärme – in Thermalquellen, ein Labsal für Körper und Geist in den eisigen Wintern unserer Vorzeit. Auch die alten Römern kannten die Wärmequelle aus dem Untergrund. Sie konstruierten schon vor 2000 Jahren die sogenannten Thermen. Thermalbäder findet man auch heute noch in zahlreichen Kurorten, die vom kostenlosen Angebot der Mutter Erde profitieren.
Das älteste Erdwärmekraftwerk der Welt
Im Italien der Neuzeit begann die Geschichte der aktiven oder kommerziellen Nutzung der Erdwärme. Unter Italien treffen die afrikanische und die eurasische Kontinentalplatte aufeinander. In der Toskana führt das zwar nicht zu Vulkanausbrüchen, aber Magma heizt dort oberflächennahe, unterirdische Wasserreservoire auf. An mehreren Stellen bahnt sich heißer Wasserdampf schon seit Jahrtausenden seinen Weg an die Erdoberfläche. Den nutzte 1913 Graf Piero Ginori Conti in Larderello für das erste Erdwärmekraftwerk der Welt. Wasserdampf trieb Turbinen an, und diese erzeugten Strom.
Erdwärmenutzung in Deutschland
Heißwasserreservoire direkt unter der Erdoberfläche sind in unseren Breitengraden selten. Erdwärmenutzung schien daher bisher in Deutschland auf wenige Orte beschränkt zu sein. In Bayern bauen zum Beispiel Erding, Straubing oder Unterhaching schon auf Erdwärme, auch einige Orte in Mecklenburg-Vorpommern, allerdings vorwiegend zum Heizen. Die Stromerzeugung aber wird erst rentabel, wenn sehr große und mehrere hundert Grad heiße Wasserdampfvorkommen zur Verfügung stehen. Viele Gebiete in Deutschland verfügen aber - wenn überhaupt - erst in mehreren Tausend Metern Tiefe über größere, ergiebige Heißwasservorkommen. Bohrungen in solche Bereiche sind teuer, und wenn kein Fernwärmenetz zur Nutzung der Quellen vorhanden ist, ist selbst die Wärmenutzung für Kommunen nicht reizvoll.
Erdwärme kann aber auch unabhängig von natürlichen Heißwasservorkommen genutzt werden, zum Beispiel mit dem "Hot-Dry-Rock-Verfahren" (HDR). Dabei bohrt man in Tiefen von 4000 bis 5000 Metern. Dort liegen die Gesteinstemperaturen je nach Standort schon bei 200 bis 300 Grad Celsius. Wenn man jetzt über ein Bohrloch Wasser in den Untergrund treibt, kann es sich dort aufheizen und über ein zweites Bohrloch als heißer Wasserdampf wieder nach oben befördert werden. So entsteht ein Kreislaufsystem, an das an der Oberfläche Erdwärmekraftwerke angeschlossen werden könnten. Die heißen Gesteinsschichten im Erdinneren werden also praktisch als Durchlauferhitzer verwendet. Vorteil: Mit dem HDR-Verfahren wird man unabhängig von natürlichen, unterirdischen Heißwasservorkommen und könnte überall Erdwärme fördern. Und mit entsprechenden Wärmetauscher-Technologien ließe sich auch schon mit 100 bis 150 Grad heißem Wasserdampf kostengünstig Strom produzieren.
Potential für die Zukunft?
Im Jahr 2009 gibt es in Deutschland drei Heizkraftwerke zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung und zehn Heizwerke, die Wärmenetze versorgen. Nach den ersten positiven Erfahrungen mit dem HDR-Verfahren und neuen Wärmetauschertechnologien kommen weitere Gebiete in Deutschland für die Nutzung der tiefen Erdwärme in Frage. Im Mai 2009 hieß es in einem Bericht der Bundesregierung zur Geothermie: "Bis zum Jahr 2020 sollen etwa 280 Megawatt Leistung zur geothermischen Stromerzeugung installiert sein, das Vierzigfache der gegenwärtig installierten Leistung. Bei einer Leistung von etwa 5 Megawatt pro Kraftwerk entsprich dies mehr als 50 Kraftwerken."
Unstrittig ist, dass Erdwärme ein großes Energiepotential ist. Experten schätzen, dass allein der täglich aus dem Erdinneren aufsteigende Wärmestrom, der durch die Erdoberfläche in die Atmosphäre gelangt und ungenutzt in den Weltraum abgestrahlt wird, den weltweiten Energiebedarf um das 2,5fache übertrifft. Erwärme produziert keine Abfallstoffe wie CO2 und ist, anders als etwa Sonnenenergie, unabhängig von Tages- und Nachtzeiten, von Klima- oder Wettereinflüssen.
Jochen Zielke, Stand vom 17.11.2009
