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Nutzung als Primärenergie

Während die Verwendung der Erdwärme zur Elektrizitätserzeugung auf längere Sicht auf besonders begünstigte Stellen beschränkt bleiben wird, kann die Verwendung als Primärenergie im breiteren Rahmen vorangetrieben werden, wenngleich Gebiete mit erhöhtem Wärmefluß auch hier natürlich die günstigeren Voraussetzungen bieten. Diese Verwendungsart wird dem Charakter der geothermalen Energie mit relativ niedrigen Ausgangstemperaturen am ehesten gerecht. Der Abnehmer muß sich in nächster Nähe befinden: ein längerer Transport als 5 km wird heute nicht als rentabel angesehen.
Man kann hierbei die Wärme natürlich herausfließender oder durch Bohrungen erschlossener Thermalwässer verwenden, oder aber, wie beim Projekt "heißes trockenes Gestein" Wasser zwecks Erwärmung in den Untergrund hineinbringen. Bei der ersten Methode besteht aber auch der Nachteil, eher von den Wassermengen als von den Wärmevorräten abhängig zu sein.
Diese Wässer sind für folgende Zwecke nutzbar:
a) Heizung
b) Warmwasserversorgung
c) Gewächshäuser
d) Bewässerung
geordnet nach Abnahme der benötigten Temperatur.
In zwei europäischen Ländern wird die geothermale Energie für diese Zwecke in größerem Rahmen genutzt, in Island und in Ungarn. Beide Gebiete, vor allem natürlich Island, zeichnen sich durch erhöhten Wärmefluss aus. In Reykjavik werden etwa 87% der Häuser mit Heißwasser aus einem geothermischen Feld versorgt, das Wasser von 128° C liefert. Auch Provinzstädte in Island haben ähnliche kombinierte Heiz- und Warmwasser-Anlagen. Nahezu die Hälfte der isländischen Bevölkerung heizt mit Erdwärme. Daneben gibt es ausgedehnte Nutzung für industrielle Zwecke und Gewächshäuser, die einen sehr wichtigen Beitrag zur Versorgung der Bevölkerung mit Frischgemüse und -Obst leisten.
Während in Island als vulkanisches Gebiet diese Energiemengen natürlich erwartet werden können, ist es zunächst überraschend, dass auch unter der Ungarischen Tiefebene, fern den heutigen Vulkanen, große geothermale Energiereserven vorhanden sind. Sie werden zielstrebig genutzt, indem durch Tiefbohrungen gefördertes Wasser, also praktisch fossiles Thermalwasser, verwendet wird. Besonders in Südungarn ist diese Nutzung intensiv, wenn sie auch prozentual nicht so sehr ins Gewicht fällt. Angestrebt wird eine vierstufige Nutzung, d. h. ein einmal gefördertes Thermalwasser wird allen vier Verwendungsarten in der oben genannten Reihenfolge nacheinander zugeführt. Dies gewährleistet eine volle Ausnützung des Bodenschatzes, wird aber meist auch nicht konsequent durchgeführt; man begnügt sich gewöhnlich mit der Ausnützung von ein bis zwei dieser Verwendungsmöglichkeiten an einem Ort.
Außer diesen Ländern wird geothermale Primärenergie in der ehemaligen UdSSR, Japan und Neuseeland intensiver, aber mehr in lokalem Rahmen genutzt. In Österreich werden schon seit langem die warmen Quellen entlang der "Thermallinie" im Wiener Becken, zum Beispiel in Baden und Bad Vöslau (36 Grad Celsius), zu Kurzwerken ausgenutzt. In Deutschland gibt es noch eine wesentlich wärmere Quelle in Baden-Baden mit 67 Grad Celsius. Ansonsten finden wir in der BRD noch andere geothermische Anomalien - also ungewöhnlich warmen Boden - in der Gegend von Urach und Landau.

Umweltprobleme

Die Elektrizitätserzeugung aus Erdwärme wirft nicht unbeträchtliche Umweltprobleme auf. Am wenigsten noch das Projekt "heißes trockenes Gestein". Hier bedeuten Sprengung und Abkühlung in der Tiefe eine gewisse Erdbebengefahr, die allerdings nicht hoch eingeschätzt werden muss. Besondere Probleme erwachsen bei den Kraftwerken, die heißes Wasser aus dem Untergrund fördern. Diese enthalten oft in großer Menge gelöste Salze, oft in weit höherer Konzentration als im Meerwasser. Auch noch bei der Verwendung einer 2%-iger Salzlösung würde ein 1000 MW Kraftwerk täglich 12 000 t Salz mitfördern. Die häufige Beimischung anderer Substanzen wie Bor erhöht die Schwierigkeit der Beseitigung. Entweder muss das Wasser vor der Ableitung entsalzt werden, oder es muss durch Bohrlöcher wieder in die Tiefe versenkt werden. Diese Methode, die derzeit verbreitet ist, trägt dazu bei, das Umweltproblem möglicherweise gefährlicher Bodensenkungen, die durch die Wasserentnahme hervorgerufen werden könnten, zu vermeiden. Die Korrosionswirkung aggressiver Lösungen ist auch für den Betrieb ein Problem.
Manche dieser unterirdischen Wässer enthalten auch gelöste oder freie Gase, die nicht immer harmlos sind. Gerade Schwefelwasserstoff, der sich in Wasser löst, lässt sich nur schwer abtrennen, da er erst bei der Verdampfung des Wassers bei der Abkühlung frei wird. Dem Kraftwerk The Geysers entweicht z. B. so viel Schwefel, als würde es Öle mit niedrigem Schwefelgehalt verbrennen. Die Schwefelemissionen müssen also begrenzt werden; dies könnte übrigens ein Anreiz sein, die Entwicklung der Kraftwerke mit Sekundärflüssigkeit voranzutreiben, da hier die Emissionen leichter zu kontrollieren sind.
Es ist also klar, dass geothermische Kraftwerke nicht so umweltfreundlich sind wie Sonnen- oder Windkraftwerke, man kann aber doch sagen, dass diese Probleme beherrscht werden können und der Nutzung nicht entgegenstehen dürfen.

Erneuerbare Energien Bundesrepublik Deutschland
Deutscher Bundestag

Voraussetzungen für Nutzung der Geothermie sind '"sehr begrenzt"

Der mittelfristig erzielbare Anteil der Geothermie am Energieverbrauch in Deutschland ist auch bei einer Steigerungsrate von über zehn Prozent pro Jahr "äußerst gering". Dies habe eine entsprechende Analyse ergeben, berichtet die Bundesregierung in ihrer Antwort auf eine Kleine Anfrage der SPD-Fraktion.

Derzeit existierten in Deutschland 18 hydrogeothermale Heizzentralen, die natürlich vorhandene, heiße Tiefenwässer nutzen, mit einer thermischen Leistung von rund 50 Megawatt. Erdgekoppelte Wärmepumpen seien nicht eingerechnet.

Die Bundesregierung hält die geologischen Voraussetzungen zur Nutzung der hydrothermalen Erdwärme hierzulande für "sehr begrenzt". "Gewisse Nutzungsmöglichkeiten" bestünden im süddeutschen Molassebecken und in der norddeutschen Tiefebene. Die Ressourcen seien "weitgehend ermittelt". Derzeit noch bestehende Forschungsdefizite wie etwa Fragen des hohen Salzgehaltes oder bakterielle Verunreinigungen und chemische Reaktionen im Aquiferbereich würden durch Projekte aufgearbeitet.

Zur Hot-Dry-Rock-Technologie erklärt die Bundesregierung, dieses Verfahren befinde sich selbst nach 20 Jahren weltweiter Untersuchungen noch immer "eindeutig" im Forschungsstadium. Von der Mitarbeit in einem neuen Gremium der Internationalen Energie-Agentur zum Thema Geothermie verspricht sie sich keinen zusätzlichen Gewinn.

Die Bundesregierung betont, sie habe die Geothermie in den letzten Jahren stets mit rund 5 Millionen DM gefördert. Im vergangenen Jahr seien jedoch förderungswürdige Projektanträge nur in einem Volumen von rund 4, 8 Millionen DM gestellt worden. Von einer Kürzung der Fördermittel für die Geothermie "kann also nicht die Rede sein", heißt es in der Antwort.

GeoForschungsZentrum Potsdam
Startschuß für Geothermie-Projekt

In Zeiten zunehmender Erwärmung des Erdklimas wird verstärkt nach Energieformen gesucht, die nicht zum Treibhauseffekt beitragen. Eine Möglichkeit der Wärmegewinnung ohne zusätzliche Emission von Treibhausgasen ist die Erdwärme.

Am Geo-ForschungsZentrum (GFZ) arbeitet unter der Leitung von Dr. Ernst Huenges eine Projektgruppe aus Geowissenschaftlern, Ingenieuren und Energiewirtschaftlern. Ziel des Projektes ist die Bewertung der geowissenschaftlichen und wirtschaftlichen Bedingungen für die Nutzung hydrothermaler Lagerstätten. Die Gewinnung thermischer Energie aus warmen Wässern des Tiefenbereiches 1000-2500 m Mittel- und Norddeutschlands kann bei breiter Anwendung einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung der CO2- Emission liefern. Das Vorhaben wird vom Bundesforschungsministerium mit 3,6 Mio. DM zunächst für die Dauer von 3 Jahren gefördert.

Außerhalb des GFZ betreibt die Projektgruppe einen Standort in Neubrandenburg. Der Platz ist nicht zufällig gewählt worden: in dieser Region bestehen langjährige Erfahrungen in der Nutzung dieser Energie. Bereits im Betrieb befindliche Anlagen bestätigen die prinzipielle Anwendbarkeit des Verfahrens. Untersuchungsschwerpunkt der Projektgruppe wird die Betrachtung geowissenschaftlicher und geochemischer Aspekte des Langzeitverhaltens derartiger Geothermie-Anlagen in Hinblick auf eine verfahrenstechnische Optimierung sein. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Umweltverträglichkeitsstudien sollen die zu schaffenden Rahmenbedingungen für die Umsetzung dieser Technologie klären.

Erdwärme-Forschungsbohrung Urach 3 [Baden-Württemberg]

Im Jahr 1970 stieß man in Bad Urach in 769 m Tiefe auf 58 C heißes Wasser, das heute zu heiltherapeutischen Zwecken genutzt wird. In der Folgezeit wandte sich die Forschung aber verstärkt der im trockenen Gestein enthaltenen Wärme zu. Bei der Bohrung Urach 3 fand man in einer Tiefe von 3.500 m eine Temperatur von 147 C vor und in 4.444 m 170 C (1993). Die Temperaturen waren höher als für diese Tiefe erwartet. Für die Nutzung der Erdwärme also ein idealer Ort, da mit zunehmender Tiefe die Bohrkosten überproportional ansteigen.
Die Errichtung einer Demonstrationsanlage wird sehr kostspielig sein, deshalb wird z.Z. innerhalb der Europäischen Gemeinschaft ein gemeinsamer Standort gesucht. Bad Urach und zwei weitere Standorte stehen in der engeren Wahl. Bei diesem Projekt soll nach dem Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR: heißes, trockenes Gestein) die Wärme nutzbar gemacht werden. Das Prinzip klingt einfach. Es wird eine Tiefbohrung niedergebracht und durch Einpressen von Wasser mit Überdruck (hydraulisches Brechen) entsteht ein künstliches Klüfte- und Spaltensystem. Insgesamt bilden diese Systeme eine große Oberfläche aus, so dass sie als künstliche Wärmetauscher genutzt werden können. Eine zweite Bohrung wird in das Risssystem niedergebracht. Nun wird kaltes Wasser ins erste Bohrloch gepresst, beim Durchströmen des Risssystemes erwärmt und über die zweite Bohrung als Heißwasser gefördert. Geologisch-technisch gesehen ist das Aufbrechen großer Spaltsysteme mit mehreren Quadratkilometern Wärmetauscherfläche schwierig.
In Bad Urach führte man u.a. Versuche mit einem Einrohrsystem durch. Eine Vielzahl weiterer Tests beschäftigten sich mit der Stimulierung von hydraulischen Fließwegen und der Beschaffenheit der Gesteinsschichten, um Aufschluss über die Wasserdurchlässigkeit zu erlangen. Sollten sich die in das HDR-Verfahren gesteckten Erwartungen in 10-15 Jahren erfüllen, könnte die terrestrische Energie in Kraftwärmeanlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.


Quellen: Pressezentrum des Deutschen Bundestages, GeoForschungsZentrum (GFZ) ?