Erdwärme ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle. Geothermie nutzt die im Erdreich natürlich vorhandene Wärme. Hierbei gilt die Faustformel: Je tiefer, desto wärmer.
Allein unter der Fläche der Bundesrepublik steckt in drei bis sieben Kilometern Tiefe genug Wärme, um Deutschland theoretisch für 10.000 Jahre zu versorgen. Je nach Tiefe der angezapften Erdschicht wird zwischen oberflächennaher und Tiefengeothermie unterschieden.
Die oberflächennahe Geothermie reicht bis circa 400 Meter tief. Sie wird über Rohre erschlossen, die über eine Flüssigkeit der Umgebung die Wärme entziehen und nach oben transportieren. Die Flüssigkeit zirkuliert hierbei in einem geschlossenen System. In der Regel erfolgt die Nutzung über eine Wärmepumpe, die der Trägerflüssigkeit die Wärme entzieht und diese in das Heiz- und Warmwassersystem von Häusern bzw. in Wärmenetze verteilt.
Tiefengeothermie hingegen nutzt bis zu 4500 Meter tief liegendes heißes Grundwasser oder heißes Gestein. Diese Art der Geothermie kann aufgrund der hohen Temperaturen und mittels Geothermiekraftwerken ganze Ortschaften oder Stadtteile mit Wärme und Strom versorgen.
Klimafreundliche Wärme aus Geothermie
Geothermie wird vorrangig genutzt, um Wärme zu gewinnen. Etwa neun Prozent der erneuerbar erzeugten Wärme in Deutschland stammt aus Geothermie. Insgesamt wurden 2023 deutschlandweit rund 26 Terrawattstunden (TWh) Energie zur Wärmebereitstellung aus Geothermieanlagen gewonnen. Auch Strom lässt sich mithilfe von Geothermie erzeugen.
Wärmenetze auf Erneuerbare umstellen
Um Geothermie in ganzen Ortschaften oder Stadtteilen nutzen zu können, eignen sich vor allem Wärmenetze. Die Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW) ermöglicht es Wärmeversorgern, bestehende Wärmenetze wirtschaftlich auf Erneuerbare Energien und bislang ungenutzte Abwärme umzustellen. Außerdem wird der Neubau von Wärmenetzen mit mindestens 75 Prozent erneuerbarer Wärme und Abwärme unterstützt, ebenso die Erweiterung und Verdichtung von bestehenden Wärmenetzen.
Versorger sollen neue Gebiete erschließen und bestehende Netze verdichten, indem zusätzliche Gebäude in einem bestehenden Fernwärmegebiet neu angeschlossen werden. Um dies zu erreichen, gibt es weitere Förderungen. Mehr Informationen dazu gibt es hier.
Praxisbeispiel
Energieunabhängigkeit mit Erdwärme
Wärme aus der Erde, Strom vom Dach: Wie sich Erneuerbare Energien für eine gewerbliche Nutzung kombinieren lassen, zeigt ein Fachbetrieb für Heizung und Sanitär in Meckenheim bei Bonn. 130 Meter tief hat die Josef Küpper Söhne GmbH bohren lassen, um Wärme aus dem Boden zu nutzen.
Eine Solaranlage liefert den Betriebsstrom für Erdwärmepumpe, IT-Infrastruktur und Beleuchtung. Überschüsse werden per Elektrolyse in grünen Wasserstoff umgewandelt. Warum die Energiewende für das Unternehmen zugleich Chance und Herausforderung ist, erklärt Geschäftsführer Peter Küpper.
3 Fragen an Professor Thomas Giel, Experte für nachhaltige Gebäudeenergiesysteme, Hochschule Mainz
Das sagt der Experte
Herr Professor Giel, ab welcher Tiefe lässt sich mithilfe von Geothermie Wärme aus dem Erdreich nutzen?
Das hängt vom Konzept ab: Flächenkollektoren sammeln Erdwärme bei ein bis zwei Metern Tiefe, bis 400 Meter sprechen wir von oberflächennaher, bis 1.500 Meter von mitteltiefer, ab 1.500 Meter von Tiefengeothermie. Letztere dient vor allem der Stromerzeugung und beliefert Nah- und Fernwärmenetze. Wird Erdwärme zum Heizen mittels Flächenkollektor bzw. durch oberflächennahe Geothermie gewonnen, ist immer eine Wärmepumpe erforderlich. Kühlen ist direkt jedoch möglich.
Bei Erdwärme liegt die Quellentemperatur im Heizfall immer höher als bei Luftwärme. Damit benötigt eine Erdwärmepumpe weniger Strom und liefert zugleich höhere Vorlauftemperaturen.
Professor Thomas Giel, Experte für nachhaltige Gebäudeenergiesysteme, Hochschule Mainz
Welche Voraussetzungen müssen (im Boden) für eine geothermische Nutzung gegeben sein?
Das Wichtigste ist, das der Bereich für die Erschließung von Erdwärme genutzt werden darf. Dann ist eine Flächen- oder oberflächennahe Nutzung in der Regel einfach umsetzbar. Je nach Konzept ist eine wasserrechtliche Erlaubnis, bei Sondenbohrungen auch eine bergrechtliche Genehmigung erforderlich. Für die Mitteltiefen- und Tiefengeothermie sind im Vorfeld sehr viel aufwendigere Untersuchungen und Messungen notwendig.
Was sind die Vorteile einer Erdwärmepumpe im Vergleich zur Luftwärmepumpe?
Die Erdwärmpumpe hat bessere Jahresarbeitszahlen (JAZ). Die JAZ wird von zwei Faktoren beeinflusst: von der Höhe der Quellentemperatur und der Höhe der notwendigen Heizvorlauftemperatur. Bei Erdwärme liegt die Quellentemperatur im Heizfall immer höher als bei Luftwärme. Damit benötigt eine Erdwärmepumpe weniger Strom und liefert zugleich höhere Vorlauftemperaturen.
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