Geothermie oder Erdwärme ist neben Windkraft oder Solarenergie eine erneuerbare Energiequelle, die uns bei der Energiewende enorm unterstützen kann. Sie ist CO2-neutral und trägt damit dazu bei, dass wir die deutschen Klimaschutzziele erreichen. Erdwärme ist vor allem aus dem Gebäudeenergiesektor bekannt: Neben Wärmepumpen, die Umgebungswärme als Energiequelle nutzen, sind in Gebäuden auch Erdwärmepumpen im Einsatz, die mit Geothermie Heizenergie gewinnen. Bisher macht Geothermie in Deutschland nur einen sehr kleinen Anteil an der Energieerzeugung aus, doch in Zukunft wird sie immer wichtiger werden.
Geothermie – Vor- und Nachteile von Erdwärme
14.08.2023
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Wärmepumpen halten mit Hilfe von Erdwärme das eigene Zuhause schön warm. Geothermiekraftwerke stellen Heizenergie und Strom für ganze Stadtviertel zur Verfügung. Doch was sind die Vor- und Nachteile von Geothermie?
Geothermie – was ist das?
Geothermie bezeichnet die Erdwärme, die sich im Inneren unserer Erde unterhalb der Erdkruste befindet. Die Temperatur in der Erde steigt mit zunehmender Tiefe an. Im Erdkern herrschen 5.000 bis 7.000 Grad Celsius. Die Wärme, die stetig aus dem Erdinneren nach außen steigt, entsteht durch die Abkühlung unseres Planeten und durch natürliche Zerfallsprozesse radioaktiver Elemente im Erdmantel. Auch die Nutzung der Erdwärme wird Geothermie genannt.
Wie funktioniert Geothermie?
Um die Erdwärme als Energiequelle nutzen zu können, ist es nötig, in die Erde zu bohren. Es gibt zwei Arten von Geothermie: die oberflächennahe Geothermie und die tiefe Geothermie. Bei der oberflächennahen Geothermie reichen die Bohrungen bis zu 400 Meter tief. Die Erde hat in dieser Tiefe Temperaturen von etwa 25 Grad Celsius. Die Bohrlöcher werden mit einem geschlossenen Rohrsystem ausgestattet, in das Wasser hineingepumpt wird. Wenn dieses Wasser die Erdwärme aufgenommen hat, wird es wieder nach oben transportiert. Eine Wärmepumpe bringt es auf eine höhere Temperatur und wandelt es in Wärmeenergie, um Gebäude zu beheizen.
Große, leistungsfähige Geothermiekraftwerke, die Orte oder Stadtviertel mit Energie versorgen, nutzen die tiefe Geothermie. Die Bohrungen können dabei mehrere Kilometer tief sein. Verschiedene Verfahren ermöglichen die Nutzung der Erdwärme. Da in den tieferen Schichten die Temperaturen wesentlich höher sind, lässt sich mehr Energie gewinnen. Die tiefe Geothermie kommt deshalb nicht nur für die Wärmeerzeugung, sondern auch für die Stromproduktion zum Einsatz.
Große, leistungsfähige Geothermiekraftwerke, die Orte oder Stadtviertel mit Energie versorgen, nutzen die tiefe Geothermie. Die Bohrungen können dabei mehrere Kilometer tief sein. Verschiedene Verfahren ermöglichen die Nutzung der Erdwärme. Da in den tieferen Schichten die Temperaturen wesentlich höher sind, lässt sich mehr Energie gewinnen. Die tiefe Geothermie kommt deshalb nicht nur für die Wärmeerzeugung, sondern auch für die Stromproduktion zum Einsatz.
Die Vorteile von Geothermie
Die regenerative Energiequelle Erdwärme hat viele Vorteile:
- Großes Potenzial an Energie: Erdwärme bietet ein immenses Potenzial an Energie. Diese natürliche Energiequelle wird voraussichtlich noch mehrere Milliarden Jahre verfügbar sein. Damit ist sie für Menschen potenziell unbegrenzt verfügbar.
- Klimaneutralität: Geothermie gilt als CO2-neutral, da bei der Energieerzeugung selbst keine Treibhausgase wie bei den fossilen Energien entstehen.
- Stabile Energiequelle: Erdwärme ist eine ständig verfügbare Energiequelle, die nicht wie Solarenergie und Windkraft vom Wetter abhängt. Daher eignet sie sich für die Abdeckung der Grundlast an Energie. Eine Speicherung ist nicht zwingend notwendig.
- Vielseitigkeit und Flexibilität: Wärme, Kühlen, Strom – Geothermie lässt sich nicht nur zum Heizen einsetzen, sondern auch zur Stromproduktion und zum Kühlen von Gebäuden.
- Optimale Nutzung: Bei Geothermie ist Kraft-Wärme-Kopplung möglich. In Geothermieanlagen wird die Erdwärme nicht nur in Strom umgewandelt, sondern gleichzeitig in Wärme. So wird die eingesetzte Energie optimal genutzt.
- Unabhängigkeit: Mit Erdwärme werden wir weiter unabhängig von fossilen Energien wie Öl, Kohle oder Gas. Das schont nicht nur die fossilen Ressourcen der Erde, sondern löst uns auch aus der Abhängigkeit von den Energiepreisen.
Die Nachteile von Geothermie
Erdwärme hat neben ihren vielen Vorzügen auch einige Nachteile:
- Hoher Flächenbedarf: Geothermiekraftwerke brauchen viel Platz, da die zur Energiegewinnung nötigen Komponenten sehr groß sind. Erdwärmeanlagen können daher eher in ländlichen Gegenden gebaut werden, nicht an dichter besiedelten Orten.
- Kostenintensität: Anlagen für Geothermie zu errichten ist mit hohen Kosten verbunden. Die tiefen Bohrungen sind der größte Kostenfaktor. Zusätzlich ist dieser schwer kalkulierbar, da es leicht zu Fehlbohrungen kommen kann und die Dauer der Arbeiten nicht absehbar ist. Sie verlaufen trotz sorgfältiger Planung oft anders und dauern länger. So ist die Wirtschaftlichkeit einer Anlage nicht immer garantiert. Auch auf Erdwärme basierende Wärmepumpen sind aufgrund der nötigen Bohrungen teurer als andere Wärmepumpensysteme.
- Umwelteffekte: Geothermiekraftwerke mit ihren Tiefbohrungen haben Effekte auf die Umwelt. Sie können das ökologische Gleichgewicht stören, indem sie Temperatur oder Qualität des Grundwassers verändern. Auch besteht die Gefahr, dass sich der Untergrund durch die Bohrungen hebt oder verdichtet. Das Umweltbundesamt beurteilt die Umwelteffekte jedoch als lokal begrenzt und technisch beherrschbar.
- Seismizität: Die Bohrungen in tiefen Gesteinsschichten können Erschütterungen oder sogar leichte Erdbeben auslösen. Dieses Risiko soll durch weitere Forschungen minimiert werden.
Wie lässt sich mit Geothermie heizen?
Wer ein Haus besitzt, kann es mit Hilfe von Geothermie beheizen, und zwar mittels einer Erdwärmepumpe. Um die Wärmeenergie aus der Erde zu gewinnen, werden Erdkollektoren in wenigen Metern Tiefe oder Erdsonden in 50 bis 100 Metern Tiefe ins Erdreich eingebracht. Eine in den Rohren zirkulierende Wärmeträgerflüssigkeit nimmt die Erdwärme aus dem Boden auf und transportiert sie nach oben. Mittels eines Kältemittelkreislaufes und Strom wandelt die Wärmepumpe die Erdwärme in Wärme zum Heizen um.
Alternative zu Geothermie: Luft-Wasser-Wärmepumpe
Erdwärmepumpen gehören wegen der notwendigen Bohrarbeiten zur Erschließung der Wärmequelle zu den teureren Wärmepumpensystemen. Je tiefer die Bohrungen sind, desto höher sind die Kosten. Eine Alternative bilden die Luft-Wasser-Wärmepumpen. Sie nutzen die Umgebungsluft, um grüne Heizenergie zu gewinnen. Luft-Wasser-Wärmepumpen lassen sich sogar mieten – ganz ohne hohe Anfangsinvestition.
Häufig gestellte Fragen zu den Vor- und Nachteilen von Geothermie
Geothermie im eigenen Zuhause zum Heizen zu nutzen ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Gebäude gut gedämmt ist. Erdwärmepumpen eignen sich als Heizsystem besonders für Neubauten oder für energetisch sanierte Altbauten.
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Mit Geothermie lässt sich auch Strom erzeugen, allerdings nicht mit der oberflächennahen Geothermie, wie sie bei Wärmepumpen in Häusern zum Einsatz kommt. Geothermiekraftwerke dagegen arbeiten mit tiefer Geothermie. Sie nutzen die höheren Temperaturen tief in der Erde, um neben Heizenergie auch Strom zu erzeugen.
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Geothermie wird im Energiesystem der Zukunft – neben anderen erneuerbaren Energien – sehr wahrscheinlich eine große Rolle spielen. Erdwärme ist potenziell unbegrenzt verfügbar und sehr umweltfreundlich. Sie könnte ein Viertel des Wärmebedarfs in Deutschland abdecken.
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Wärmepumpen, die Häuser mit Hilfe von Erdwärme heizen, sind sehr umweltfreundlich. Auch Geothermiekraftwerke lassen sich umweltfreundlich betreiben. Die Energieerzeugung mittels Erdwärme gilt als CO2-neutral. Für die Tiefengeothermie sind Bohrungen nötig, die mehrere Kilometer in die Erde reichen. Diese Tiefbohrungen können Effekte auf die Umwelt haben, die laut Umweltbundesamt jedoch lokal begrenzt und beherrschbar sind.
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Wärmepumpen Berater
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