Der Begriff Geothermie kommt aus dem Griechischen („gé“ = Erde und „thermós“ = warm), wörtlich übersetzt bedeutet er Erdwärme.
Das Innere der Erde ist heiß, wie Vulkane, Geysire und heiße Quellen zeigen. Unter unseren Füßen schlummert ein gewaltiges Energiepotenzial.
In der Tiefengeothermie wird die in den obersten Kilometern der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie genutzt.
Schematische Darstellung der Temperaturen im Erdinneren (Quelle: GFZ)
Im Inneren der Erde herrschen Temperaturen um die 5000 bis 6000 Grad Celsius, wobei in 3-5 Kilometern Tiefe in den meisten Regionen der Erde Temperaturen zwischen 90 und 150°C vorliegen. Im Mittel steigen die Temperaturen pro 100 Meter Tiefe um 3 Grad Celsius an. In bestimmten geologischen Situationen, vor allem in Vulkangebieten, kann die Temperaturzunahme deutlich höher sein. In Island zum Beispiel liegen die Temperaturen in 1000 Metern Tiefe schon bei über 200 °C.
Die Wärme im Erdinneren stammt im Wesentlichen aus folgenden Prozessen:
- Restwärme der Entstehungszeit der Erde
- Zerfall radioaktiver Isotope
- Kristallisationswärme durch Kristallbildung im flüssigen Teil des Erdinneren
Durch diese Prozesse steigt ein stetiger Strom an Wärmeenergie aus dem Erdinneren in Richtung Erdoberfläche. Die Wärme wird im Gestein und in tiefliegenden Grundwasservorkommen gespeichert und kann durch Tiefenbohrungen erschlossen werden.
Geothermieanlage zur Fernwärmeerzeugung im Münchner Stadtteil Riem (Quelle: Stadtwerke München)
Die Bereitstellung von geothermischer Energie erfolgt nahezu emissionsfrei. Dadurch ist der Ausbau von Geothermieanlagen ein wichtiger Baustein der Energie-, und insbesondere der Wärmewende. Geothermieanlagen stellen wetterunabhängig, ganzjährig konstant Energie bereit und sind durch ihre lokale Verfügbarkeit weitestgehend frei von Preisschwankungen und Importrisiken.
Für die Erschließung geothermischer Ressourcen existiert ein grundsätzliches Vorgehen. Für jede geplante Anlage müssen die standortspezifischen Bedingungen untersucht werden. Die Reservoirbedingungen in der Tiefe werden über geophysikalische Messungen an der Oberfläche sowie über existierende Untergrunddaten abgeschätzt. Damit besteht ein gewisses Risiko, dass die Bohrung kein Thermalwasser findet oder die Thermalwassertemperatur nicht zu den geplanten Abnehmergruppen passt – dies wird gemeinhin als Fündigkeitsrisiko bezeichnet.
Bohrkopf und Bohrturm bei der Errichtung der Geothermieanlage Freiham (Quelle: Stadtwerke München)
Die Bohrphase ist der teuerste Abschnitt bei der Umsetzung einer Geothermieanlage (etwa 1-1,5 Millionen Euro pro Kilometer Bohrtiefe). Ist ein Reservoir erschlossen, ist es wichtig eine nachhaltige Bewirtschaftung der geothermischen Ressource, also des Thermalwassers, sicherzustellen. Zudem ist die richtige Auswahl der oberirdischen Anlagentechnik entscheidend für die Effizienz der Energiebereitstellung.
In der Vergangenheit ist es in der Umgebung vereinzelter Geothermieanlagen zu mikroseismischen Events (schwachen Erdbewegungen) gekommen, dessen Ursachen noch nicht abschließend geklärt sind. Aus all diesen Faktoren ergibt sich eine besondere Komplexität der Technologie und es lassen sich zahlreiche Forschungsfragen ableiten.
Ziel der Geothermie-Allianz Bayern ist es diese Fragen zu adressieren. Wir arbeiten daran, dass die in Bayern regional verfügbare geothermische Ressource langfristig, effizient und sozial akzeptiert genutzt werden kann, um insbesondere die notwendige Wärmewende voranzutreiben.