Tiefe Geothermie in Deutschland

Die tiefe Geothermie soll als alternative Energieform einen Beitrag zu Klimaschutz und zukunftsfester Energieversorgung leisten. Sie bietet den großen Vorteil, dass sie jahreszeitenunabhängig ist und damit grundlastfähig, d.h. es kann auch ohne Sonnenschein und bei Windstille verlässlich Wärme und Strom geliefert werden. Zudem ist die Ressource „Wärme“ überall im Untergrund verfügbar. Die bei tiefer Geothermie genutzten hohen Temperaturen stammen zum Einen aus dem Zerfall natürlich vorkommender radioaktiver Elemente. Zum Anderen wird die aus der Zeit der Erdentstehung gespeicherte Wärme langsam an die Oberfläche transportiert.

Im Allgemeinen ist für den Temperaturverlauf in der oberen Erdkruste ein geothermischer Gradient von 3°C [oder 3K] pro 100 m Tiefe anzunehmen. Für die Nutzung der tiefen Geothermie sind daher Gebiete besonders interessant, in denen die Untergrundtemperatur bzw. der thermische Gradient erhöht ist und somit schon in geringen Tiefenlagen ausreichend hohe Temperaturen angetroffen werden.

Es wird im Wesentlichen unterschieden, ob es sich bei dem geothermisch nutzbaren Reservoir um einen heißen, tiefen Aquifer oder um heißes, trockenes Gestein handelt. Im ersten Fall spricht man von einem hydrothermalen System, während für den zweiten Fall die Bezeichnung petrothermal gebräuchlich ist.

Schematische Darstellung der über- und untertägigen Anlage eines Geothermiekraftwerks Quelle: BGR

Beiden System gemein ist das Prinzip, dass dem Untergrund über ein Fluid (im Allgemeinen handelt es sich dabei um Wasser) Wärme entzogen wird, indem das heiße Fluid über eine Produktionsbohrung gefördert, dem Kraftwerk über Tage zugeleitet und abgekühlt wieder über eine Injektionsbohrung in den Untergrund zurückgeführt wird. Im Kraftwerk wird dem Fluid die Wärme entzogen und steht somit für Stromerzeugung und Fernwärme zur Verfügung.

Das Verfahren der hydraulischen Stimulation, wobei Wasser mit hohem Druck in die Bohrung verpresst wird, wird in der Regel bei petrothermalen Systemen angewandt, um die Wasserwegsamkeiten (Permeabilität) im Untergrund zu erhöhen oder überhaupt erst zu schaffen. Im Fall eines hydrothermalen Systems ist dies in der Regel nicht notwendig.

Tiefe Geothermie in Deutschland - Standorte im Betrieb (Stand 10/2011) Quelle: BGR, nach Pesters et al., 2007 (www.geotis.de)

Das höchste Potential für hydrothermale Nutzung weisen in Deutschland die norddeutsche Tiefebene, das Molassebecken und der Oberrheingraben auf (Schulz et al., 2007), wo bereits einige Geothermiekraftwerke in Betrieb und weitere in Planung sind. Dementsprechend sind dies die Schwerpunktregionen für hydrothermale Geothermie, die im Verbundprojekt untersucht werden sollen.

Referenzen

Pester, S., Schellschmidt, R. & Schulz, R., 2007. Verzeichnis geothermischer Standorte - Geothermische Anlagen in Deutschland auf einen Blick. Geothermische Energie 56/57: 4-8. Link

Schulz, R., Agemar, T., Alten, A.-J., Kühne, K., Maul, A.-A., Pester, S. & Wirth, W., 2007. Aufbau eines geothermischen Informationssystems für Deutschland. Erdöl Erdgas Kohle 123, 2: 76-81; Hamburg. Link