Mit Erdwärme gegen die Erderwärmung

Im Durchschnitt nimmt in Mitteleuropa die Gesteinstemperatur pro 100 Metern Tiefe um zirka 3 Grad Celsius zu. Die Temperaturzunahmen können aber teilweise noch viel höher sein. Diese im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme kann genutzt werden zum Heizen im Winter und zum Kühlen von Gebäuden im Sommer. Geothermie lässt sich auch zur Stromerzeugung verwenden oder in einer Kraft-Wärme-Kopplung, der Mischform der beiden Nutzungen.

Verschiedene Methoden an der Oberfläche und in der Tiefe
Die oberflächennahe Geothermie hat in jüngster Vergangenheit stark zugenommen. Bereits 2004 gab es in der Schweiz rund 4000 neue Anlagen mit Erdwärmenutzung. Sie erfolgt üblicherweise für Heizungen mittels einer Wärmepumpe und einem Feld aus Erdwärmesonden, das mehrere zehn bis einige hundert Meter tief in den Boden ragt. Wird das Grundwasser für ein Gebäude energetisch genutzt, dann braucht es einen unterirdischen Entnahme- sowie einen Rückgabebrunnen und die Baubewilligung ist an strenge Auflagen geknüpft.

Bei einer Bohrung ab ungefähr 400 Metern Tiefe spricht man von tiefer Geothermie, welche nach ausreichenden geophysikalischen Voruntersuchungen des Untergrundes genutzt wird. Mittels Tiefenbohrung profitiert man entweder vom natürlichen Thermalwasservorkommen oder, in den überwiegenden Fällen, von der im Tiefengestein gespeicherten Wärme. Ist kein natürlicher Thermalwasserstrom vorhanden, wird ein Zirkulationssystem geschaffen, wo injiziertes Wasser als Trägermedium für die Gesteinswärme fungiert. Im künstlich geklüfteten Kristallingestein wird das Wasser so in 5000 Metern Tiefe auf rund 200 Grad Celsius erhitzt.

Geothermische Kraftwerke gibt es mittlerweile in 24 Ländern rund um den Globus.
W. Bussmann, Geothermie – Energie aus dem Inneren der Erde

Geothermische Kraftwerke nutzen das an die Oberfläche zurückgeleitete Wasser zur Erzeugung von Strom mittels Dampfturbine. In der Schweiz gibt es aktuell keine geothermischen Elektrizitätswerke. Klassische Dampfturbinenkraftwerke benötigen Wasser mit einer Temperatur von mehr als 180 Grad Celsius. Sie kommen daher nur an wenigen Regionen der Welt, insbesondere an Orten mit vulkanischem Untergrund (beispielsweise Island und Indonesien) in Frage. Alternativ können bei niedrigeren Temperaturen die Dampfturbinen mit organischen Flüssigkeiten anstelle von Wasser betrieben werden. Denn diese verdampfen bereits bei Temperaturen weit unter 100 Grad Celsius.

Grosses Potenzial mit Risiken
Bis jetzt werden die tatsächlich vorhandenen geothermischen Ressourcen weltweit und in der Schweiz nicht ausgeschöpft. Die Wirtschaftlichkeit der Geothermie wird vor allem durch die hohen Erschliessungs- beziehungsweise Investitionskosten bestimmt. Wesentliche Faktoren sind dabei die Ergiebigkeit (also Temperatur, Wasservorkommen) und auch die Tiefe der Ressource, denn mit zunehmender Bohrtiefe steigen auch die Kosten. Da ist es oft sinnvoll, eine Gebäudeanlage mit anderen erneuerbaren Energiequellen zu ergänzen, anstatt tiefer zu bohren. Bei der oberflächennahen Geothermie entstehen in der Regel keine erheblichen Risiken, solange das Grundwasser nicht beeinträchtigt und der Gewässerschutz eingehalten wird. Die tiefe Geothermie allerdings kann seismische Ereignisse induzieren, was ihrer Akzeptanz in der Bevölkerung geschadet hat. Das Geothermieprojekt in Basel mit Bohrungen im Bereich von fünf Kilometern Tiefe wurde eingestellt, nachdem es im Abstand von mehreren Wochen zu Erderschütterungen kam. Wegen Sachbeschädigungen ist ein finanzieller Schaden zwischen 3 und 5 Millionen Franken entstanden. Diese sind auf Stimulationsprozesse der Geothermiebohrung zurückzuführen. Es hat sich gezeigt, dass es zur sicheren Nutzung des grossen Potenzials der tiefen Geothermie noch weiterer technischer Erkenntnisse bedarf.

Weitere Informationen:
Schweizerische Vereinigung für Geothermie (geothermie.ch)
Geothermie - Bundesamt für Energie (bfe.admin.ch)
Was ist Geothermie? (energieschweiz.ch)