Die Alternative aus der Tiefe

Erdwärme als regenerative Energiequelle

Die Geothermie hat in Deutschland ein schlechtes Image und viele Bauherren ziehen die thermische Nutzung des Untergrunds deshalb nicht in Betracht. Zu Unrecht, wie wir finden, daher erklären wir diese nachhaltige Energieversorgung genauer.

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Die Tatsache, dass 99 Prozent der Erde heißer als 1000 °C sind, und dass die Temperatur in einem Kilometer Tiefe noch immer rund 40 °C beträgt, wird, wenn es um die Nutzung regenerativer Energiequellen geht, häufig noch unterschätzt. Dabei wusste man schon in der Antike, dass sich Erdwärme nutzen lässt. Ausgrabungen zeigten, dass die Römer in Pompeii schon Villen über antike Fernwärmenetze versorgten. Bereits 1332 wurde in Chaudes-Aigues im Süden des französischen Zentralmassivs die weltweit erste kommunale Wärmeversorgung mit geothermischer Energie aus warmen Quellen installiert. Und von Dampf erhitzter Boden war nicht nur die Grundlage dafür, dass in der Toskana ab dem Mittelalter Gemüse selbst im Winter angebaut werden konnte. Graf Piero Ginori Conti nutze diesen Wasserdampf in Larderello 1904 für erste Versuche zur geothermischen Stromerzeugung und 1913 für das erste Geothermie-Kraftwerk der Welt. In Island beispielsweise hat die Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Strom und Heizwärme schon lange Tradition.

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In Island hat die Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Strom und Heizwärme Tradition. (Foto: A. Ratzer)

 

So wie die Sonne, bietet die Erde ebenfalls die Möglichkeit, neben dem direkten Heizen oder Wärmen auch Strom zu gewinnen. In der Toskana ist diese Möglichkeit durch das dort in der Tiefe vorkommende Magma gegeben. Bei uns muss man etwas tiefer bohren: In einigen Gebieten kann man in 3.000 bis 5.000 Metern Tiefe durchaus schon auf 150 °C heiße Gesteinsschichten stoßen. Bei solchen Temperaturen fängt sich der Betrieb von Geothermie-Kraftwerken zur Stromerzeugung an zu lohnen. Sieben solcher Kraftwerke gibt es bereits in Norddeutschland, Bayern, Rheinland-Pfalz und auch Baden-Württemberg, 15 weitere sind aktuell in Planung. Teilweise liefern diese Kraftwerke auch Fernwärme, dazu kommen noch 17 reine Fernheizwerke mit Geothermie, die aktuell in Betrieb sind, und 50 weitere in Planung.

Erst wenn’s heiß wird, wird’s gefährlich
Mit der tiefen Geothermie gewinnt man Energie für Fernwärmenetze und erzeugt Strom in größerem Umfang. Dies geschieht entweder über die Förderung von heißem Wasser aus Reservoiren in tiefen Gesteinsschichten oder allein aus heißen, tiefen Gesteinsschichten, in die man Wasser pumpt, dort aufheizt, wieder an die Oberfläche fördert und damit dann Turbinen antreibt. Zum Heizen oder der Trinkwassererwärmung in Privathäusern wird dagegen die oberflächennahe Geothermie genutzt. Durch Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Energiepfähle und Wärmebrunnenanlagen erfolgt der Transport der geothermischen Energie über im Erdreich verlegte Rohrsysteme zu Wärmepumpen. Wie dies genau funktioniert, haben wir schon einmal erklärt. Derzeit sind in Deutschland über 300.000 oberflächennahe Geothermieanlagen in Betrieb.

Spricht man von Geothermie, muss man zwingend zwischen der oberflächennahen und der tiefen unterscheiden! 2006 waren es die Tiefenbohrungen, die in Basel zu einem Erdbeben führten und geringe Schäden an Häusern und Straßen verursachten. Drei Jahre später löste vermutlich ein Geothermie-Kraftwerk im pfälzischen Landau ein Mini-Beben aus. Die Anlage in Basel wurde in der Folge nicht fertiggestellt, ein ähnliches Verfahren in St. Gallen ist nach einem Bürgerentscheid sogar endgültig gescheitert. Bei der oberflächennahen Geothermie sorgten die Vorfälle bei Erdwärmebohrungen in Staufen im Breisgau für überregionales Aufsehen. Dort konnte in Folge der Bohrungen Grundwasser in eine quellfähige Gesteinsschicht eindringen und anschließend hob sich die gesamte Altstadt, über 270 Gebäude wurden teilweise schwer beschädigt und es entstand Sachschaden in zweistelliger Millionenhöhe. Allerdings war dies im Jahre 2007, also in einer Zeit, in der man noch als Exot galt, wenn man seinen Garten für die private Wärmeerzeugung nutzte, wie beispielsweise Eric-Jens Volk in einem Interview verrät. Obwohl Erdwärmesonden bereits seit Ende der 1970er-Jahre in Deutschland eingesetzt werden und es seit 2000/2001 entsprechende Richtlinien des VDI gibt (siehe VDI 4640), war diese Technik war diese Technik für manche der damit beauftragten Unternehmen noch Neuland.

Mein Haus, mein Garten, meine Wärme
Zwischenfälle bei dieser Art der Nutzung sind nur sehr selten und in letzter Zeit kam es kaum noch zu Problemen. Nicht zuletzt deshalb, weil sich die Technik dafür in den vergangenen Jahren weiterentwickelt hat, auch die Fachpartner wie Bohrfirmen und Energieberater sind besser mit der Umsetzung dieser regenerativen Energie vertraut. Unterstützung bei der korrekten Auslegung thermischer Anlagen erhalten sie dabei zum Beispiel durch die Richtlinienreihe VDI 4640. In mehreren Blättern definiert und erläutert sie die Grundlagen zum Wärmefluss im Untergrund und nennt die nach dem Wasser- und Bergrecht erforderlichen Genehmigungen. Sie zeigt vor allem auch, wie Bohrungen richtig auszulegen und auszuführen sind, denn aus geologischer Sicht lässt sich fast jedes Grundstück thermisch nutzen. Erdwärme ist eine der effizientesten Energieformen, und je nach wirtschaftlichen, technischen und baurechtlichen Aspekten erhöht sich auch der finanzielle Nutzen.

Bei einem typischen, privat genutzten Einfamilienhaus können rund drei Viertel des Heizwärmebedarfs durch Geothermie bereitgestellt werden. Wer beispielsweise eine errechnete Heizleistung von zwölf Kilowatt benötigt, kann etwa neun Kilowatt durch Erdwärme beziehen, den Rest durch die Antriebsleistung der Wärmepumpe. Durchschnittliche Erdwärmesonden liefern eine Leistung von rund 50 Watt pro Sondenmeter – um die erforderlichen neun Kilowatt zu generieren, muss also 180 Meter tief gebohrt werden. Wer nun eine totale Verwüstung seines Grundstücks vor Augen hat, der sei beruhigt: In der Praxis wird dies mit zwei Erdwärmesonden zu je 90 Metern Tiefe realisiert. Im Schnitt kann Erdwärme bereits ab einer Tiefe von 30 Metern nachhaltig und effizient genutzt werden. Die Anschaffung kann gefördert werden oder, bei Neubauten, die Anforderung nach der EEWärmeG erfüllen helfen. Nebenbei entstehen auch keine Nebenkosten für Gasanschluss oder Öltank, Kamin und Schornsteinfeger.

Iris_LindnerAutorin: Iris Lindner
Die Diplom-Ingenieurin (FH) ist für uns in Sachen Berichterstattung rund um die VDI-Richtlinien in den sozialen Netzwerken unterwegs.

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