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Heizung aus der Tiefe

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.09.2007 20:25

Island ist das Dorado der Geothermie, weil die Energie aus dem Erdinneren die Geysire brodeln und die Thermalquellen dampfen lässt. In Deutschland ist das Potential dieser "sauberen" und fast unerschöpflichen Energiequelle zwar längst nicht so groß wie auf der Vulkaninsel, aber sie könnte sich doch als eine gute Ergänzung zu den herkömmlichen Energieträgern entwickeln.

Schon die Römer schätzten an Aachen vor allem die heißen Quellen und begründeten den Kurort. Fast 2000 Jahre später wird der vulkanische Untergrund profaner genutzt: Seine Hitze soll das geplante Studentenzentrum der Universität heizen. Rund 85 Grad heiß ist es in 2500 Metern Tiefe, und diese Temperatur reicht für eine Kraftwerksleistung von immerhin 450 Kilowatt, genug, um 200 Einfamilienhäuser zu versorgen. Um die berühmten heißen Quellen zu schützen, wird das Aachener Geothermiekraftwerk eine "Erdwärmesonde" sein. Das ist ein geschlossenes System aus einem Betonrohr, in dem das Heizwasser nach unten gepumpt, dort wie in einem Wärmetauscher durch das umgebende Gestein aufgeheizt wird und durch ein Steigrohr wieder nach oben dringt.

Das maßgeblich von EU und Land geförderte Projekt soll den wirtschaftlichen Einsatz der Geothermie in Bürogebäuden demonstrieren. Denn die Wirtschaftlichkeit ist das große Problem der Geothermie. Obwohl theoretisch für das 600-Fache des Strom- und Wärmebedarfs in Deutschland gut, deckte sie im vergangenen Jahr weniger als 0,1 Prozent des deutschen Energiebedarfs. Und darin sind schon die Wärmepumpen enthalten, die Heizenergie für Einfamilienhäuser aus dem Boden ziehen. Jüngst befand das Büro für Technikfolgenabschätzung des Bundestages (TAB), Erdwärme sei zurzeit nach der Photovoltaik der teuerste Energieträger. Daher kommt die Handvoll Großprojekte nicht ohne öffentliche Förderung aus.

Im Vergleich zu Sonnen- oder Windenergie hat die Geothermie den großen Vorteil, unabhängig von Witterung oder Jahres- und Tageszeiten zu sein - sie steht immer zur Verfügung. Global betrachtet, gibt die Erde etwa viermal so viel Energie ab, wie die Menschheit verbraucht. Aber diese Energie aus der Erde ist sehr ungleich verteilt. Während Island sich problemlos auf diese Quelle verlassen kann, muss man in Deutschland für die Stromgewinnung meist mehrere Kilometer tief bohren, ehe die kritische Temperaturgrenze von 100 Grad Celsius erreicht wird. Das treibt die Investitionskosten und die technischen Probleme der Geothermie nach oben.

Die ersten Schritte sind jedoch gemacht. Das bundesweit erste Erdwärmekraftwerk steht in Neustadt-Glewe bei Schwerin. Es wurde 1995 als Forschungsanlage gebaut und versorgt inzwischen 1400 Haushalte und 15 Gewerbekunden mit Fern-, sowie eine Lederfabrik mit Prozesswärme. Dafür zapft man eine rund 100 Grad heiße Thermalwasserschicht in 2400 Meter Tiefe an. Zwischen 40 und 120 Kubikmeter werden pro Stunde gefördert und geben ihre Energie per Wärmetauscher an das Wasser des örtlichen Fernwärmenetzes ab. Danach wird das abgekühlte Tiefenwasser wieder in die Erde zurückgepumpt.

Wenn dieses Verfahren möglichst wirtschaftlich genutzt werden soll, müssen in der Tiefe neben einer genügend hohen Temperatur auch ausreichende Mengen an Wasser vorhanden sein. Wenn das Gestein, in denen das heiße Tiefenwasser zirkuliert, zu wenig Poren und Klüfte hat, muss der Wasserfluss optimiert werden. Dazu brauchen die Geologen Simulationstechniken. Die sind deshalb wichtiges Thema bei dem Geothermielabor Groß Schönebeck des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ). "Die Produktivität von Geothermielagerstätten kann durch solche Modellierungen gezielt gesteigert werden", erklärt GFZ-Leiter Rolf Emmermann, "außerdem lassen sich mit ihnen Aussagen über die Produktivität oder das thermische Verhalten des Heißwasser-Reservoirs ableiten." Wichtiger Parameter, wenn es darum geht, eine Lagerstätte möglichst lange zu nutzen.

Aber Geothermie kann auch anders funktionieren. So kommt das Hot-Dry-Rock-Verfahren ohne Tiefenwasser aus. Vielmehr wird durch eine Bohrung Wasser von der Oberfläche in rund vier bis fünf Kilometer Tiefe gepumpt. Durch künstlich erzeugte Klüfte und Risse wird es durch das heiße Gestein zu einer zweiten Bohrung geleitet und steigt dort wieder zur Oberfläche. Laut TAB-Bericht ist diese Methode für rund 95 Prozent des technischen Stromerzeugungspotentials der Erdwärme gut. Die Machbarkeit wurde bereits in den 90er Jahren im elsässischen Soultz-sous-Forêts gezeigt.

Die Erfahrungen des Hot-Dry-Rock-Projektes will man jetzt in Hannover nutzen. Das Geozentrum im Norden der Stadt, wo die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, das niedersächsische Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie und das Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben unter einem Dach untergebracht sind, soll künftig mit Hilfe von Erdwärme beheizt werden. Im kommenden Jahr wird auf dem Gelände eine Bohrung bis in 3500 Meter Tiefe abgeteuft werden. In den dortigen Buntsandstein- und Muschelkalkschichten sollen durch Wasserinjektion Risse und Klüfte zusätzlich zu den bereits bestehenden erzeugt werden, damit das rund 140 Grad heiße Tiefenwasser besser gefördert werden kann. Das Geozentrum erwartet, dass die Anlage für die Beheizung des Zentrums und der umliegenden Gebäude ausreicht, benötigt wird eine Leistung von etwa zwei Megawatt.