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Geothermie Technologien – erneuerbare Energien aus Erdwärme

Geothermie Technologien – erneuerbare Energien aus Erdwärme

Energieeffizienz wird inzwischen nicht nur bei Haushaltsgeräten gefordert, sondern auch bei der Energieversorgung ganzer Immobilien und Siedlungen. Eine Möglichkeit der umweltfreundlichen und nachhaltigen Energiewirtschaft ist die Nutzung von Geothermie, auch als Erdwärme bezeichnet. Die Schweiz ist in der Nutzung oberflächennaher Geothermie führend, die Technologie wird seit 2000 immer weiter ausgebaut. Aber was genau ist Geothermie? Wie kann sie genutzt werden und lässt sie sich mit anderen Formen von nachhaltiger Energie kombinieren?

Was ist Geothermie und wieso erneuerbare Energien?

Geothermie ist der Fachbegriff für Erdwärme. Aber wie nutzt man nun Erdwärme und warum spricht man im Plural von erneuerbaren Energien? Geothermie wird zum Heizen wie auch zum Kühlen genutzt und kann sogar für die Erzeugung von elektrischem Strom eingesetzt werden. Man spricht deshalb im Plural von erneuerbaren Energien, weil es sowohl die oberflächennahe Geothermie als auch die Tiefengeothermie (und noch einiges dazwischen) gibt. In der Schweiz wird überwiegend die oberflächennahe Geothermie genutzt, es geht hier um Tiefen bis etwa 400 Meter. Die Wärmeenergie der Erde wird in erster Linie zum Heizen verwendet. Erst bei Temperaturen von mehr als 80 Grad Celsius kann die Erdwärme zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Dafür sind tiefere Bohrungen nötig, man bohrt hier vier bis fünf Kilometer tief in die Erde. Erneuerbare Energien sind Geothermie-Techniken, weil die Erdwärme nicht einmal abgeführt wird und dann weg ist. Die Erde erwärmt sich immer wieder, sodass hier eine nicht so leicht zu erschöpfende Energiequelle zur Verfügung steht.

Welche Nutzung der Erdwärme ist in der Schweiz wichtig?

Etwa 3.700.000 Megawattstunden geothermische Energie wurden 2018 produziert. Mehr als 80 Prozent der genutzten Erdwärme stammte aus Erdwärmesonden, der grösste Teil davon oberflächennah. Geothermie spielt in der Schweiz durchaus eine wichtige Rolle, denn sie stellt 4,9 Prozent der benötigten Raumwärme des Landes und spart 324.000 Tonnen Erdöl und 1.024.000 Tonnen klimaschädliches CO2 ein (ebenfalls: Stand 2018). Die Nutzung der Geothermie soll weiter ausgebaut werden, von staatlicher Seite wird das gefördert. Und natürlich wird geforscht: Wie kann die Erdwärme noch besser für das Heizen der Gebäude, für Thermalbäder, die Warmwasserversorgung und mehr genutzt werden? Bis zum Jahr 2050, so die Pläne, sollen pro Jahr 4.400 Gigawattstunden Strom durch Tiefengeothermie erzeugt werden. Um das Ziel zu erreichen, müsste die Zuwachsrate der Stromproduktion jährlich bei 10 Prozent liegen.

Warum wird Geothermie in der Energiewirtschaft noch nicht mehr genutzt?

Die Frage ist berechtigt, denn tatsächlich reichen die ältesten Anlagen für die Nutzung von Geothermie in Europa schon in die Zeit des antiken Roms zurück. In Frankreich gibt es Anlagen für die geothermische Nutzung im 14. Jahrhundert. Die Energieeffizienz geothermischer Anlagen ist ausserdem überragend. Aber immer wieder hört man auch Warnungen: Geothermie kann zu Erdbeben führen. In Basel kam es 2006 genauso wie in St. Gallen 2013 bei Tiefbohrungen zu Erschütterungen, die die Stärke 3.4 beziehungsweise 3.5 auf der Richterskala erreichten. Die überwiegende Nutzung der Erdwärme im privaten Hausbau und in Unternehmen ist aber oberflächennah und birgt dieses Risiko nicht. Um Geothermie nicht nur für die Wärmeerzeugung zu nutzen, sondern auch für die Stromerzeugung, muss man allerdings tief bohren. Hier wird noch geforscht, unter anderem an der ETH-Zürich.

Was hat die Geothermie mit der Wärmepumpe zu tun?

Unter einer Wärmepumpe versteht man eine Maschine, die thermische Energie aus einem Reservoir mit einer niedrigeren Temperatur aufnimmt und sie zusammen mit der Antriebsenergie als Nutzwärme auf ein zu beheizendes System überträgt. Jeder Kühlschrank ist im Endeffekt eine Wärmepumpe. Und die Erdwärme kann ebenfalls für Wärmepumpen genutzt werden – dann werden beispielsweise Gebäude damit geheizt. Man spricht hier heute von Erdwärmepumpen, früher wurden diese auch als erdgekoppelte Wärmepumpen bezeichnet.

Wie genau funktioniert das mit der Geothermie und dem Wasser?

Für die Stromgewinnung in der Energiewirtschaft wird Erdwärme nicht so sehr genutzt. Da spielen andere erneuerbare Energien (noch) eine wichtigere Rolle. Wasserkraft beispielsweise findet in der Schweiz schon sehr lange in der Energiewirtschaft Verwendung. Geothermie dagegen wird für die Warmwasserversorgung eingesetzt. Vereinfacht erklärt wird Wasser über Rohre nach unten gepumpt, in ein sogenanntes Wärme-Reservoir. Das ist eine Stelle im Gestein, die wärmer ist als die Umgebung. Meist liegen diese Stellen bis etwa 400 Meter tief. Das Wasser kann sich dort erwärmen und wird warm wieder nach oben geholt.

Wo findet man Geothermie?

Pilotprojekte zur Stromgewinnung aus Geothermie befinden sich in Basel und St. Gallen, wurden aber aus Sicherheitsgründen eingestellt. Tiefengeothermie soll künftig in verschiedenen Projekten in und um Basel, Winterthur, Zürich, zwischen Lausanne und Genève sowie an zahlreichen anderen Orten eingesetzt werden.

Welche Länder nutzen Geothermie?

In verschiedenen Formen kommt Geothermie in ganz unterschiedlichen Ländern weltweit zum Einsatz. Island beispielsweise bestreitet die Stromversorgung sowie die Wärmeversorgung des gesamten Landes aus Erdwärme. Aber auch in Schweden, in den USA und in Japan wird die Erdwärme ausgiebig genutzt. Übrigens sehen viele Energieexperten den idealen Energiemix der Zukunft in einer Kombination verschiedener Technologien, der ausser Bioenergie und Geothermie auch die Brennstoffzelle und weitere beinhalten wird.

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