Wärme aus der Erde

Geothermie

Die in der Erdkruste gespeicherte Wärme bezeichnet man als Geothermie. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann. Geothermie stammt zum Teil aus der Erdentstehung, zum anderen aus den bis heute in der Erdkruste stattfindenden radioaktiven Zerfallprozessen.

Bergleute wussten schon lange, dass in größerer Tiefe Wärmequellen vorhanden sind. Weitere Zeugen für das heiße Erdinnere sind Geysire und Vulkane, welche die Erdwärme regelmäßig aktiv nach außen tragen.

Wie funktioniert Geothermie?

Erdwärme kann aus unterschiedlichen Tiefen entnommen werden. Bis in etwa einige 200 Meter Tiefe nutzt man Erdwärmesonden in Verbindung mit Wärmepumpen. In größeren Tiefen von 1 bis 3 Kilometern Tiefe werden dort vorhandene Warmwasser-Schichten durch hydrothermale Geothermie erschlossen. Um auch die Wärme des tiefsten kristallinen Grundgebirges zu nutzen, wurde das Hot-Dry-Rock-Verfahren entwickelt. Dabei werden Tiefen von 4 bis 5 Kilometern erschlossen.

Vulkanisch aktive Gegenden wie in Island sind besonders zur Wärmenutzung geeignet. Hier liegt die Wärme schon in geringer Tiefe auf einem relativ hohen Temperaturniveau. Das spart Geld und Zeit bei der Erschließung. Dies ist in Deutschland aber nicht der Fall.

Erdwärmeheizung für Privathaushalte und Schulen

Das Prinzip der Erdwärmeheizung funktioniert auf einfache Weise: Unterhalb einer Tiefe von etwa 10 Metern beeinflussen Wetter und Klima die Temperatur des Erdreiches nicht mehr. Dort liegt die Temperatur bei etwa 10 bis 12 Grad Celsius. Im Prinzip genügt ein Wasserkreislauf, der durch das Erdreich führt, und eine elektrische Wärmepumpe, um diese Temperatur für Heizzwecke zu nutzen. Im Sommer, wenn nicht mehr geheizt werden muss, kann man die Räume an heißen Tagen mit dem System um einige Grad abkühlen. Das Wasser aus dem Erdreich fließt in diesem Fall nicht über die Wärmepumpe, sondern gelangt direkt durch die Heizkörper oder fließt durch Leitungen im Fußboden.

In der Grund- und Hauptschule Reichertshausen in Bayern wurde im Sommer 2005 eine Geothermieanlage in Betrieb genommen. Die 1969 mit dem Bau der Schule errichtete Ölheizung war sanierungsbedürftig und wurde durch eine Heizungsanlage mit Erdwärmekollektoren ersetzt. Bei diesem Heizungsprinzip werden großflächig Erdwärmekollektoren horizontal ein bis zwei Meter unter der Erde verlegt. Die für den Wärmeentzug relevante Wärme der Erde ist gespeicherte Sonnenenergie, die durch direkte Einstrahlung, durch Wärmeübertragung aus der Luft und durch Niederschläge in das Erdreich übergeht. Dank des neuen Heizsystems spart die Schule jährlich 86 % oder umgerechnet 166 Tonnen CO2-Emissionen. Insgesamt spielt die Geothermie bei der Gebäudeheizung in Schulen aber nur eine kleine Rolle.

Zukunft der Geothermie

Um die Energiebereitstellung aus Erdwärme, insbesondere auch die Stromerzeugung aus der Tiefen Geothermie in unseren Regionen voranzubringen, ist weiterhin intensive Forschung und Entwicklung erforderlich. Das technische Potenzial ist zwar hoch, eine breite wirtschaftliche Nutzung ist aber noch nicht absehbar.

Mit zunehmendem Anteil von erneuerbaren Energien und dem Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung an der zukünftigen Stromerzeugung wird auch aus ökologischer Sicht die Anwendung der oberflächennahen Geothermie mit elektrischen Wärmepumpen zunehmend interessanter.