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Geothermie

Erdwärme – der vergessene Schatz in der Tiefe

Ein großer Teil der Heizenergie in Deutschland ließe sich klimafreundlich per Geothermie aus Erdwärme gewinnen. Bislang wird die Technologie kaum genutzt. Doch unter dem Druck der Energiekrise könnte sich das nun ändern.

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    Geothermie-Bohrung in Graben-Neudorf: Erdwärme hat das Potenzial, ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs von Industrie und Haushalten zu decken.

    Erdwärmebohrung in Graben-Neudorf: Geothermie könnte ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs decken.

     

    Von Volker Kühn

    Eine Industriebrache im Hafen von Hamburg-Wilhelmsburg. Zwischen Frachtcontainern und Lagerhallen erhebt sich ein Stahlturm 40 Meter in die Höhe. Ein sonores Dröhnen liegt in der Luft, es riecht metallisch. Seit Januar schraubt sich aus dem Turm ein Bohrmeißel in die Erde. Mit scharfen Industriediamanten besetzt frisst er sich durch das Gestein, immer weiter hinein in die Erdgeschichte, bis zu 15 Meter pro Stunde.

    Je tiefer er kommt, desto wärmer wird es um ihn herum. Nach einer Faustregel steigt die Temperatur im Erdinneren alle 100 Meter um drei Grad. Das Ziel der Bohrung sind Schichten mit heißem Wasser. Es soll an die Oberfläche gefördert werden, um eines der größten Probleme der Energiewende zu lösen: den Abschied von fossilen Rohstoffen beim Heizen.

    Die Energiewende ist bislang eine Stromwende – geheizt wird mit Gas und Öl

    Zwar erzeugt Deutschland inzwischen gut die Hälfte seines Stroms aus erneuerbaren Energien. In der Wärmeversorgung jedoch spielen sie kaum eine Rolle. Dabei ist sie der größte Einzelposten in der Energiebilanz des Landes – mehr als die Hälfte des Energieverbrauchs entfällt darauf. In Privathaushalten macht die Heizung laut dem Umweltbundesamt sogar zwei Drittel aus, Warmwasser noch nicht eingerechnet.

    Fast die Hälfte der Haushalte heizt noch immer mit Erdgas, 20 bis 25 Prozent gar mit Öl. Daran hat selbst die Preisexplosion seit dem russischen Überfall auf die Ukraine wenig verändert. Zwar werden elektrisch betriebene Wärmepumpen beliebter. Die mit Abstand meistverbaute Heizungsart war aber auch in den ersten sechs Monaten dieses Jahres der Gaskessel. 2021 wurden sogar so viele Gasheizungen in Deutschland installiert wie seit einem Vierteljahrhundert nicht mehr. Für die Klimaziele der Bundesregierung ist das fatal: Ohne Wärmewende bleibt die Energiewende Stückwerk.

    Wie Tiefen-Geothermie funktioniert: Das Schaubild zeigt, wie Wärme aus dem Erdinneren genutzt werden kann, um Strom oder Wärme zu gewinnen. Infografik: Benedikt Grotjahn.

    Je nach Beschaffenheit können Thermalwasserschichten genutzt werden, um mit Strom oder Fernwärme zu erzeugen.

    Um das Klimaproblem beim Heizen endlich in den Griff zu bekommen, setzt die Bundesregierung vor allem auf Wärmepumpen, Pelletheizungen und den Ausbau von CO2-neutralen Fern- und Nahwärmenetzen. Geothermie, das Anzapfen der Energie aus den Tiefen der Erde, taucht in den Überlegungen dagegen nur am Rande auf. Viele Experten sehen Erdwärme deshalb als die am meisten unterschätzte Energiequelle überhaupt.

    „Das Potenzial in Deutschland ist von bemerkenswerter Größe“, schreiben etwa die gewöhnlich nicht zu überschwänglicher Sprache neigenden Forscher von sechs Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft. Geothermie könne theoretisch ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs decken, heißt es in ihrer „Roadmap Tiefe Geothermie in Deutschland“ vom Februar dieses Jahres.

    „Vor der Hacke ist es dunkel“: Niemand weiß, wo geeignete Erdschichten liegen

    In größerem Ausmaß genutzt wird das Potenzial bislang allerdings nur bei sogenannter oberflächennaher Geothermie, also etwa für Erdwärmesonden in Verbindung mit Wärmepumpen. Laut dem Bundesverband Geothermie gibt es mehr als 440.000 solcher Anlagen in Deutschland. Dagegen existieren nur 42 Geothermie-Projekte mit einer Bohrtiefe von 400 Metern oder mehr.

    Das liegt vor allem an den hohen Kosten der Bohrungen und dem Risiko, dass die Projekte scheitern. Zwar ist grundsätzlich bekannt, welche Regionen in Deutschland für Geothermie geeignet sind – der Oberrheingraben, das Alpenvorland und das norddeutsche Becken. Allerdings weiß niemand, wo genau eine Bohrung auf ausreichende Mengen Thermalwasser stößt, um damit Strom zu erzeugen oder Wärme zu gewinnen. „Vor der Hacke ist es dunkel“, zitiert Kirsten Fust, Geschäftsführerin der Hamburger Energiewerke, eine Bergmannsweisheit. Das Unternehmen steht gemeinsam mit Hamburg Wasser hinter der Bohrung in Wilhelmsburg.

    Geothermie-Bohrung Hamburg-Wilhelmsburg: Heißes Thermalwasser soll umliegende Quartiere mit Wärme versorgen.

    Bohrplatz in Hamburg-Wilhelmsburg: vielversprechendes Vorkommen in 1300 Metern Tiefe.

    Auch die dortige Erkundungsbohrung verlief anders als erwartet. Die Verantwortlichen hatten zunächst gehofft, in rund 3000 Metern mehr als 100 Grad heißes Thermalwasser anzapfen zu können. Tatsächlich stieß die vom Bund im Rahmen eines sogenannten Reallabors mit 22,5 Millionen Euro geförderte Bohrung in der vermuteten Tiefe auf ein Reservoir. Die Beschaffenheit eignet sich für die Pläne allerdings nicht, da die Gesteinsschicht nicht durchlässig genug ist.

    Gescheitert ist das Projekt damit aber nicht. Denn auf halbem Weg tauchte in 1300 bis 1400 Metern unvermutet eine zweite vielversprechende Schicht auf. In dieser Tiefe beträgt die Temperatur des Wassers in der Regel 45 bis 50 Grad. Derzeit wird die Möglichkeit geprüft, dem Thermalwasser oberirdisch über einen sogenannten Wärmetauscher seine Energie für einen separaten zweiten Kreislauf zu entziehen. Mithilfe einer mit Ökostrom betriebenen Wärmepumpe würde dieser Kreislauf auf eine Temperatur von mindestens 80 Grad gebracht, um die Wärme dann an das Heizwasser einer Fernwärmeleitung zu übertragen. Damit könnten Quartiere in Wilhelmsburg beheizt werden.

    Das abgekühlte Thermalwasser würde über eine zweite Bohrung zurück in den Untergrund geleitet werden. Ein Fördertest dazu wird derzeit vorbereitet. Bei den Hamburger Energiewerken ist man optimistisch, 2024 erste Wohnungen mit Erdwärme aus dem Projekt versorgen zu können.

    München setzt seit Jahren auf Geothermie. Derzeit wird eine neue Anlage gebaut

    Hamburg wäre nicht die erste Stadt, die Geothermie zur Wärmeerzeugung nutzt. Ein Vorreiter ist München, wo die Stadtwerke die Technologie bereits seit rund 20 Jahren einsetzen. 40 Prozent der Münchner Haushalte sind an ein Fernwärmenetz angeschlossen. An der Isar mitten in der Stadt entsteht derzeit am Heizkraftwerk München-Süd sogar die größte Geothermie-Anlage des Kontinents. 2035 will die Stadt 70 Prozent ihres Energiebedarfs durch Erdwärme decken.

    In Hamburg ist es bis dahin noch ein weiter Weg. Immerhin: Die neu entdeckte Gesteinsschicht in gut 1400 Metern Tiefe stimmt die Verantwortlichen zuversichtlich. Vor 45 Millionen Jahren soll hier der Strand der Nordsee gelegen haben. Die Schicht könnte auch an anderen Stellen in Norddeutschland angebohrt werden. „Wir leisten hier spannende Pionierarbeit“, sagt Energiewerke-Chefin Fust.

    Künftig soll für die Geothermie auch mehr Geld vom Bund fließen. Die EU hat kürzlich ein Programm der Bundesregierung genehmigt, mit dem Projekte zur Erzeugung grüner Fernwärme wie Geothermie mit drei Milliarden Euro gefördert werden können. Es könnte für viele Kommunen in Deutschland der Startschuss sein.

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