Geothermie

Geothermie, auch Erdwärme genannt, ist die Energie, die kontinuierlich durch natürliche Prozesse im Inneren der Erde erzeugt wird. Geothermische Energie ist nachhaltig, erneuerbar und unabhängig von Standort und Jahreszeit überall verfügbar. Sie ist somit die einzige erneuerbare Energiequelle, die sich dafür eignet, die Grundlast von Wärme und Strom zu decken. Innerhalb des laufenden Energieforschungsprogramms der Bundesregierung fördert das BMU Forschung und Entwicklung im Bereich "Tiefe Geothermie".

• Einreichungsfrist unbefristet
• Bekanntmachung Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbare Energien

In der "Tiefen Geothermie", so bezeichnet ab einer Tiefe von etwa 400 m unterhalb der Erdoberfläche, haben sich verschiedene Verfahren etabliert, das gewaltige Energiepotential zu nutzen. Generell unterscheidet man zwischen hydrothermalen und petrothermalen Lagerstätten. Zu den hydrothermalen Lagerstätten (in Tiefen von 2.500 m bis zu etwa 5.000 m) zählen zum Beispiel Aquifere. Dies sind warm- oder heißwasserführende Grundwasserleiter, die entweder direkt Wärme liefern sowie andererseits Wärme oder Kälte speichern können. Petrothermale Lagerstätten, auch als Hot Dry Rock oder Enhanced Geothermal System bezeichnet, sind dagegen erst in größeren Tiefen (im kristallinen Gestein ab etwa 5.000 m Tiefe) anzutreffen. Sie müssen zunächst durch Stimulationsmaßnahmen erschlossen werden. Hier wäre beispielsweise das sog. "hydraulic fracturing" zu nennen, bei dem Wasser unter hohem Druck in den Untergrund eingepresst wird. So entstehen Wegsamkeiten für die Zirkulation von Wasser, vergleichbar kleinen Kanälen im tiefen Gestein – ein unterirdischer, künstlicher Wärmetauscher wird geschaffen. Die Umwandlung von Wärme in Strom erfolgt in der Regel an der Oberfläche in ORC- (Organic Rankine Cycle) oder Kalina-Anlagen.

Die Geothermie ist ein anspruchsvolles, meist kostenintensives und hoch risikobehaftetes Forschungsgebiet. Das Untersuchungsgebiet ist zum größten Teil unzugänglich, da es sich unter der Erde befindet. Die Bedingungen, die an die Materialien der unter- wie obertägigen Anlagenteile geothermischer Kraftwerke (wie z.B. Pumpen, Wärmetauscher, Verrohrung usw.) gestellt werden, sind außergewöhnlich: extrem hohe Temperaturen, extreme Drücke und starke Korrosion durch extrem hohe Salzgehalte des Thermalwassers. Die Materialien müssen an diese Bedingungen angepasst werden. Zu den aufwendigsten und kostenträchtigsten Spezialgebieten der Geothermie zählt allerdings die Explorations- und Bohrtechnologie. Die Technologie ist nicht einfach aus der Erdöl- und Erdgas-Exploration übertragbar, sondern muss für die spezielle Anwendung weiterentwickelt werden. Das Risiko, das Forschung in der Geothermie birgt, ist schließlich hoch. Einerseits stellt sich nach Abteufen jeder Bohrung die Frage, ob die Bohrung bzw. das geothermische System für den beabsichtigten Zweck ergiebig genug ist (Fündigkeitsrisiko). Andererseits ist jede Bohrung mit einem enormen technischen wie finanziellen Risiko verbunden.

Derzeit erlebt die Geothermie in Deutschland einen Boom, der maßgeblich auf das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zurückzuführen ist. Das EEG schafft über die Einspeisevergütung für Wärme und Strom gute wirtschaftliche Rahmenbedingungen, um geothermische Anlagen zu betreiben. In Deutschland waren bis Ende 2009 rund 15 Geothermieprojekte in der praktischen Umsetzung - und es werden noch mehr. Denn für etwa 150 weitere Felder wurden bereits Aufsuchungserlaubnisse erteilt.

Um die Geothermie in Deutschland auszubauen und ihren enormen Vorteil als einzige grundlastfähige erneuerbare Energie voll zu nutzen, investiert das BMU in die Forschungsförderung der "Tiefen Geothermie". Die Forschung erstreckt sich hierbei auf die gesamte Wertschöpfungskette geothermischer Kraftwerke: von der Explorations- über die Bohrtechnologie, den Ausbau und die Optimierung von Lagerstätten, Entwicklung von Materialien, Anlagenteilen und komplexen Systemen zur Stromerzeugung bis hin zu systemanalytischen Untersuchungen.

Ansprechpartner/in

• Dr. Volker Monser 02461 61-2808  v.monser@fz-juelich.de