Geothermie in Metropolregionen – umweltfreundliche Wärmebereitstellung aus heimischen erneuerbaren Energien

Gastautor Portrait

Prof. Ernst Huenges

Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum

Ernst Huenges, Diplom-Physiker und Diplom-Verfahrensingenieur, leitet die Geothermieforschung am Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ. Er ist Sprecher des Topics "Geothermische Energiesysteme" im Helmholtz Forschungsprogramm „Erneuerbare Energien“ und Professor für „Geothermische Technologien“ an der Technischen Universität Berlin. Ernst Huenges engagiert sich in internationalen Gremien wie dem Weltklimarat und der Europäischen Forschungsallianz EERA und leitet zahlreiche internationale Geothermieprojekte. Der Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Arbeit liegt auf der umweltverträglichen Nutzung des geologischen Untergrundes für eine nachhaltige Wärme- und Strombereitstellung sowie deren obertägige effiziente Einbindung in Energieversorgungssysteme.

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10. Februar 2016

Der deutsche Wärmemarkt wird aktuell fast ausschließlich über fossile Energieträger bedient. Er macht die Hälfte unseres Gesamtenergiebedarfs aus, die andere Hälfte wird für Strom und Verkehr benötigt. Das Ziel einer Dekarbonisierung des Wärmemarktes kann nur über die Umstellung auf erneuerbare Energieträger erreicht werden. Das würde nicht nur zu einer CO2– Reduktion auf ca. 60 %, wie beim Übergang von Kohle auf Gas, führen, sondern bei einer Umstellung von Kohle auf solar-, bio- oder geothermische Wärme könnten weit unter 10 % erreicht werden. Voraussetzung dabei ist, dass die Wärmequellen innerstädtisch zur Verfügung stehen, nach Möglichkeit ohne verlustreiche lange Strecken der Wärmenetze aus Außenbezirken.

Geothermie ist ständig verfügbar

In urbanen Regionen kommt der Geothermie eine besondere Rolle zu, da andere Energieträger entweder mit großem Flächenbedarf oder mit verstärktem Transport verbunden sind. Geothermische Quellen sind Punktquellen, die auch vertikal unter den Nutzern erschlossen werden können. Zudem zeichnet sich Geothermie durch ständige Verfügbarkeit aus.

Die Technologie zur Nutzung der Tiefen Geothermie erfordert in der Regel mindestens eine Förder- und eine Schluckbohrung, die bedarfsgerecht Energie mit ausreichender Temperatur aus einer tiefen Erdwärmelagerstätte erschließt. Der Thermalwasser-Kreislauf wird übertage geschlossen, die Energie wird an den jeweiligen Abnehmer weitergegeben und das abgekühlte Wasser nach seiner Nutzung über die Schluckbohrung in die Lagerstätte zurückgeführt. Tiefe Geothermie hat ein großes Abnehmerpotenzial in den bisher fossil versorgten urbanen Bereichen, so dass ein Ausbau der Geothermie wesentlich zur Energiewende beitragen kann.

Konzept-Tiefe-Geothermie(1)

Prinzip der Nutzung tiefer Geothermie für die Wärme- und/oder Strombereitstellung.
Abb.: GFZ DeutschesGeoForschungsZentrum

Wärme- und Kältespeicherung in mittleren Tiefen

Der mitteltiefe innerstädtische Untergrund bietet auch die Möglichkeit der Wärme- und/oder Kältespeicherung, mit der – angesichts des zunehmenden Einsatzes flukturierender Energieträger – die Energieversorgung durch saisonale Speicherung stabilisiert werden kann. Der Anteil von „Power to Heat“ an der Deckung des Wärmebedarfes ist in dem Kontext untergeordnet, da Stromversorgung nur etwa 25 % des Energiebedarfs ausmacht.

Das Prinzip dieser saisonalen Speicherung besteht darin, dass im Sommer überschüssige Wärme im Aquifer gespeichert und diese im Winter als Heizwärme genutzt werden kann. Wasserführende Schichten in den tieferliegenden Erdschichten, sogenannte Aquifere, könnten demnach als saisonale Energiespeicher für Heiz- und Kühlzwecke genutzt werden. Die prinzipielle und technische Machbarkeit solcher Energiesysteme mit Aquiferspeichern wird in Deutschland mit einer Handvoll im Gegensatz zu benachbarten Ländern, beispielweise in den Niederlanden mit über 2000 Projekten, bereits erfolgreich demonstriert.

Geothermische Wärmequellen sowie saisonale thermische Speicherung sind also wesentliche Lösungen in Richtung einer kohlenstoffarmen nachhaltigen Wärmebereitstellung in der Zukunft. Was wir dringend benötigen, ist eine fundierte Strategie der innerstädtischen Erkundung und Erschließung für diese Nutzungsoptionen. Angesichts existierender Sorgen im Zusammenhang mit der Nutzung des Untergrundes hinsichtlich seismischer Erschütterungen und sicherer Trinkwassergewinnung können wissenschaftlich begleitete Demonstrationsprojekte zur Versachlichung der Diskussion beitragen und fundierte Bedenken ausräumen. Anderenfalls können behördlich erzeugte Hemmnisse und unsachlich geführte öffentliche Debatten zu einer Entwicklung führen, die uns dieser wichtigen und vielleicht einzigen Zukunftsoption einer dekarbonisierten Wärmeversorgung beraubt.

Konzept-Speicherung

Prinzip der saisonalen Energiespeicherung im Untergrund
Abb.: GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum

Diskutieren Sie mit

  1. Thomas Müller

    vor 3 Jahren

    Über die Energiewende wird viel diskutiert − leider nicht immer auf dem Boden der Tatsachen. Energiewende heißt Optimierung der Stromversorgung. Das ist nur zum Teil richtig, denn wir müssen den CO2 Ausstoß reduzieren. Strom hat am End-energieverbrauch der Privathaushalten einen Anteil von nur etwa 20 Prozent (die Beleuchtung nur 1,5 bis 2 Prozent), auf Wärme entfallen rund 50-70 Prozent der Primärenergie. Hier liegt das viel größere Einsparpotenzial an Primärenergie und vor allem an CO2.

  2. Thomas Müller

    vor 3 Jahren

    Die TERRA gekoppelte WP mit Solarthermisch regenerierter EWS kann eine JAZ größer 6 erreichen.
    Im Sommer kann ein Wohngebäude auch noch zusätzlich passiv kühlen werden. Somit ist es das innovativste Heiz- Kühlsystem das es gibt. In der Ökodesign-Richtlinie ist ein solches Heizsystem Dasein zigste das mit A+++ bewertet wird. Und es wird mit jeder weiteren Verbesserung des Primaerenergiefaktors des Stromes noch besser und kann das vierte + noch erreichen.

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