Ist Geothermie nachhaltig? Alle wichtigen Fakten (& 5 Vorteile)

Tobias Durant

In Deutschland sind wir wahrlich nicht mit dem besten Wetter gesegnet.

Doch auch, wenn es an der Oberfläche stürmt oder schneit – im Inneren der Erde herrschen konstant hohe Temperaturen.

Wäre es nicht praktisch, diese Wärme zum Heizen und zur Stromerzeugung zu nutzen?

In Ländern wie Island und Neuseeland, die über starke Thermalquellen verfügen, geschieht dies bereits im großen Stil.

Auch hierzulande schreitet der Ausbau der Geothermie rapide voran. Zwar stehen wir bei der Erschließung von Quellen noch ganz am Anfang.

Doch schon jetzt zeigt sich das große Potenzial der Geothermie bei der Vermeidung von Umweltschäden und CO2-Emissionen.

Nicht umsonst gilt die Geothermie als Hoffnungsträger, um die Energiewende voranzutreiben.

Im Folgenden zeigen wir dir, wie Geothermie funktioniert, was sie so nachhaltig macht und wo aktuell noch Verbesserungspotenzial besteht. 

Anschließend sehen wir uns an, wie die Geothermie im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien abschneidet.

Was ist Geothermie?

Wer schon einmal ein tiefes Loch gegraben hat, weiß aus eigener Erfahrung: Unter der Erde ist es warm.

Genauer gesagt, steigt die Temperatur pro 100 m Tiefe um ganze 3° C.

Diese Wärme, die in Wasser oder Dampf gespeichert ist, lässt sich nutzen, um Strom zu erzeugen und Haushalte zu beheizen.

Man unterscheidet generell zwei Arten der Förderung:

Bei der oberflächlichen Geothermie wird die Wärme aus einer Tiefe von maximal 400 Metern gewonnen. Das hat den Vorteil, dass sich der Aufwand für Bohrungen in Grenzen hält. 

Oberflächliche Geothermie kommt daher auch für Privatpersonen infrage – etwa in Form von Erdwärmesonden im Garten.

Der Nachteil: Die Temperatur des Thermalwassers ist in dieser Tiefe zu niedrig zum Heizen.

Das macht den Einsatz von Wärmepumpen, und damit von zusätzlicher Energie, erforderlich.

Anders bei der tiefen Geothermie: Dort werden Wärmequellen in bis zu 5 km Tiefe angebohrt.

Anschließend kann die Wärme direkt zum Heizen und sogar für die Stromversorgung genutzt werden.

Natürlich ist diese Förderung mit einem deutlich höheren Aufwand verbunden.

Um tiefe Quellen zu erschließen und anzuzapfen, bedarf es großer, technisch ausgeklügelter Anlagen.

Für wen lohnt sich der Einsatz von Geothermie?

Die Antwort auf diese Frage hängt stark von der Art der Nutzung ab:

Nach aktueller Technik lohnt sich der Einsatz von Geothermie zur Stromerzeugung nur dort, wo die Temperaturen in geringer Tiefe ausreichend hoch sind.

Experten sprechen von mindestens 100° C. Dieser Wert ist in Deutschland nicht überall gegeben, wie diese Karte zeigt.

Aktuell ist die Förderung von Geothermie vor allem in Norddeutschland, dem Rheingebiet und dem südlichen Bayern wirtschaftlich rentabel.

Anders sieht es bei der Bereitstellung von Wärme aus: Hier genügen bereits niedrige Temperaturen, sodass die Geothermie in ganz Deutschland gewinnbringend eingesetzt werden kann.

Aktuell existieren hierzulande bereits 440.000 oberflächennahe Anlagen.

Natürlich kann sich die Situation in Zukunft verändern: Durch steigende Energiepreise und finanzielle Anreize der Politik könnte sich auch die Erschließung weniger rentabler Geothermie-Quellen lohnen.

Welche Voraussetzungen gibt es für den Einsatz von Geothermie?

Wie bereits erwähnt, sind Geothermie-Anlagen zur Stromgewinnung nur dort sinnvoll, wo ausreichend hohe Temperaturen in relativ geringer Tiefe herrschen.

Einzig kommerzielle Betreiber verfügen über das nötige Know-how, um diese Wärmequellen zu finden, Proben zu entnehmen, die Bohrung durchzuführen und ein Leitungsnetz aufzubauen.

Oberflächliche Geothermie ist dagegen auch für Privatpersonen interessant.

Je nach Art der Bohrung gibt es verschiedene Voraussetzungen dafür:

  • Erdwärmepumpen mit Sonden benötigen nur wenig Platz. Allerdings ist eine Genehmigung der unteren Wasserbehörde erforderlich, da die Bohrung in mehr als 10 m Tiefe erfolgt.
  • Erdwärmepumpen mit Flächenkollektoren werden nur in 1,50 m Tiefe verlegt. Eine Genehmigung ist nicht nötig.

Dafür benötigt dieses Netz an Rohren viel Platz auf dem Grundstück, der nicht zugebaut werden darf.

  • Pumpen mit Grabenkollektoren stellen einen Kompromiss dar. Der Flächenbedarf ist geringer als bei Flächenkollektoren und die Grabung findet in max. 3 m Tiefe statt.

In allen Fällen ist natürlich eine anfängliche Investition nötig: Je nach Art der Erdwärmepumpe fallen Kosten von etwa 18.000–23.000 Euro an.

5 Gründe, warum Geothermie nachhaltig ist

1. CO2-Emissionen und Schadstoffe

Diese Untersuchung des Weltklimarats zeigt: Geothermie-Anlagen setzen beim Betrieb keine CO2-Emissionen frei.

Betrachtet man den gesamten Lebenszyklus der Anlage, fällt die Bilanz ebenfalls erfreulich aus.

Der CO2-Ausstoß bewegt sich mit mittleren 38 g/kWh etwa auf dem Level von Photovoltaik-Anlagen.

Zum Vergleich: Erdgas produziert 10, Kohle sogar 20 Mal mehr Treibhausgase.

Auch andere Schadstoffe fallen bei der Geothermie nur in geringem Maße an.

Das geförderte Thermalwasser fließt durch einen geschlossenen Kreislauf und kann daher – bei sachgemäßer Durchführung – nicht in das Grundwasser gelangen.

2. Flächenverbrauch

Im Vergleich zu anderen Kraftwerkstypen besticht Geothermie durch einen geringen Flächenverbrauch.

Dadurch bleibt die Auswirkung auf natürliche Landschaften im Rahmen und weniger Bodenfläche muss versiegelt werden.

Gleichzeitig können Geothermie-Anlagen wesentlich flacher gebaut werden als herkömmliche Kraftwerke.

3. Transportkosten

Geothermie ist lokal verfügbar, sodass sich die Transportkosten in Grenzen halten.

Das unterscheidet diese Ressource von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Gas, die aufwändig zu den Verbrauchern befördert werden müssen.

Für Geothermie genügt ein Bohrloch, das Haushalte und Industrie über ein Leitungsnetz mit Wärme versorgen kann.

Somit lassen sich Energieverbrauch und CO2-Emissionen durch LKW senken.

4. Kontinuität

Wind- und Solarkraft sind nachhaltige Formen der Energieversorgung.

Sie haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Die Energiemenge schwankt je nach Tages- und Jahreszeit.

Wenn der Wind nur schwach weht und die Sonneneinstrahlung sinkt, müssen fossile Energieträger ergänzend eingesetzt werden.

Im umgekehrten Fall ist es nötig, Anlagen abzuschalten, damit die Netze nicht überlastet werden. Dadurch geht wertvolle Energie verloren.

Geothermie hat diesen Nachteil nicht: Sie ist zu jeder Tages- und Jahreszeit verfügbar, da die Temperaturen unter der Erde konstant bleiben.

5. Verfügbarkeit

Anders als fossile Energieträger wie Kohle, Öl und Gas handelt es sich bei der Geothermie um eine nahezu unerschöpfliche Ressource.

Experten gehen davon aus, dass wir den Strom- und Wärmebedarf in Deutschland für die nächsten 10.000 Jahre komplett mit Geothermie decken könnten – wenn wir alle verfügbaren Quellen anzapfen würden.

Eine Abkühlung des Erdinneren durch Geothermie ist übrigens nicht zu befürchten, da konstant neue Wärme vom Erdkern nachströmt.

Wie beeinflusst Geothermie den Klimaschutz?

Geothermie gilt zusammen mit Photovoltaik, Windkraft und Biogas als Erfolg versprechender Kandidat bei der Vermeidung von Treibhausgasen.

Laut dem Bundesverband für Geothermie lassen sich im Vergleich zu fossilen Brennstoffen ganze 38.500 Tonnen CO2 pro Hektar einsparen.

Dieser positive Eindruck wird durch eine Studie des Umweltbundesamts bestätigt:

Demnach spart der Einsatz von oberflächennaher Geothermie pro erzeugter Kilowattstunde Strom 106 g CO2. Bei tiefer Geothermie sind es sogar 288 g CO2/kWh.

Gibt es mehr oder weniger nachhaltige Arten von Geothermie?

Wie nachhaltig eine Geothermie-Anlage arbeitet, hängt vor allem vom Energieverbrauch und den damit verbundenen CO2-Emissionen ab.

Eine Studie aus dem Jahr 2009 hat sich mit diesem Thema befasst und verschiedene Anlagen verglichen.

Das Ergebnis ist kaum überraschend:

Anlagen, die Geothermie in geringer Tiefe anzapfen, benötigen weniger Energie als Anlagen, die tiefe Bohrungen durchführen.

Das heißt: Je leichter sich die thermische Quelle erschließen lässt, desto nachhaltiger ist die Nutzung.

Wichtig ist auch die Temperatur der Geothermie. Besonders heiße Quellen können eine große Menge Strom und Wasser liefern.

Ist die Temperatur dagegen geringer, fällt das Verhältnis zwischen Energieverbrauch und Energieausbeute schlechter aus.

Eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, sind moderne Technologien wie ORC-Anlagen, Tiefpumpen oder Kalina-Anlagen.

Oder generalisiert: Je moderner ein Geothermie-Kraftwerk arbeitet, desto weniger Energie verbraucht es, da der Wirkungsgrad verbessert wird.

Und natürlich spielt auch die Art der Nutzung eine Rolle für die Nachhaltigkeit. 

Als ideal gelten Kraftwerke, die das Thermalwasser sowohl zur Stromerzeugung als auch zur Bereitstellung von Wärme nutzen – etwa für nahe gelegene Haushalte.

So lässt sich der Verbrauch von Heizöl und Erdgas reduzieren.

Apropos Verbraucher: Wer oberflächennahe Wärme zum Heizen nutzt, benötigt meist eine Wärmepumpe. Nur so kann das Wasser auf die benötigte Temperatur gebracht werden. 

Da diese Pumpen mit Strom arbeiten, hängt die Nachhaltigkeit vor allem davon ab, ob erneuerbare oder fossile Quellen zum Einsatz kommen.

Daneben gibt es noch weitere Faktoren, die die Nachhaltigkeit von Geothermie beeinflussen können:

Stoffliche Einträge

Je nach Art der geothermischen Quelle muss eine Bohrspülung eingetragen werden, um das Loch zu stabilisieren und den Bohrkopf zu kühlen.

Wenn diese Spülung Chemikalien enthält, müssen Betreiber darauf achten, dass diese nicht in das Grundwasser gelangen.

Experten zufolge ist die Gefahr jedoch gering, da Bohrungen in Deutschland strengen Kontrollen unterliegen.

Schadstoffe

Beim Durchbohren von Gesteinsschichten können Gase wie CO2 oder Schwefelwasserstoff (H2S) entweichen.

Letzteres ist nicht nur giftig und leicht brennbar, sondern schadet auch dem Klima.

Allerdings hält sich die Gefahr in Grenzen: In heutigen Anlagen werden diese Gase von sog. Gasabscheidern aufgefangen, bevor sie in die Atmosphäre gelangen.

Wasserverbrauch

Für Bohrungen in großen Tiefen ist Wasser nötig, das meist lokal über Brunnen entnommen wird.

Wenn dies nicht gerade in Phasen extremer Dürre erfolgt, befürchten Experten jedoch keine Wasserknappheit.

Außerdem regeln strenge Auflagen, wie das verbrauchte Wasser gereinigt und zurückgeleitet werden muss.

Welche Rolle spielt Geothermie in der Energiewende?

Geothermie besitzt ein großes Potenzial, wenn es um die Dekarbonisierung unserer Energie- und Wärmeversorgung geht.

Doch wie jede neue Technologie ist sie auch mit hohen Investitionen verbunden. Darum versucht die Politik in Deutschland, Anreize für den Ausbau zu setzen:

Nach dem Erneuerbare Energie-Gesetz (EEG) erhalten Betreiber von Geothermieanlagen garantierte Vergütungen für ihren produzierten Strom. 

Außerdem sind Netzbetreiber dazu verpflichtet, diesen Strom einzuspeisen. Diese Maßnahmen sollen die Planungs- und Investitionssicherheit verbessern.

Dazu kommen finanzielle Anreize durch das Umweltbundesamt

Dieses vergibt beispielsweise günstige Darlehen an Betreiber von Geothermie-Anlagen, fördert den Bau von Wärmenetzen und trägt einen Teil des sog. Fündigkeitsrisikos.

Das heißt: Falls sich die Bohrung im Nachhinein als unrentabel erweist, müssen Anlagenbetreiber das Darlehen nicht zurückzahlen.

Natürlich ist auch die Akzeptanz bei der Bevölkerung wichtig, damit die Geothermie weiter ausgebaut werden kann.

Manchen Bürgern erscheinen Bohrungen in der Tiefe als gefährlich – sei es aufgrund von Trinkwasser-Verschmutzung oder erhöhter seismischer Aktivität.

Um zu zeigen, dass diese Sorgen unbegründet sind, wurden bereits sog. Demonstrationsanlagen gebaut – z. B. im bayerischen Unterhaching.

Dort können Bürger die Geothermie-Anlage besichtigen und sich selbst von den Vorteilen überzeugen.

Welche nachhaltigen Alternativen zur Geothermie gibt es?

Geothermie stellt nicht die einzige Möglichkeit dar, nachhaltig Strom und Wärme zu erzeugen.

Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Alternativen mit ihren Stärken und Schwächen vor:

Solarenergie

Solarenergie ist eine unbegrenzt verfügbare Ressource, bei der weder Schadstoffe noch Treibhausgase anfallen.

Der gesamte CO2-Ausstoß durch den Lebenszyklus der Anlagen ist mit dem der Geothermie vergleichbar.

Nachteile sind eine schwankende Energieausbeute durch unterschiedlich starke Sonneneinstrahlung – sowie ein großer Flächenbedarf für Kollektoren, wenn Solarstrom in starkem Maße genutzt werden soll.

Windenergie

Auch Windenergie überzeugt mit niedriger CO2-Bilanz und einer unbegrenzten Verfügbarkeit.

Besonders in den Wintermonaten, wenn der Wind besonders stark weht, kann sie einen entscheidenden Beitrag zur Wärmeversorgung leisten.

Wie bei der Solarenergie ist der Energieertrag jedoch Schwankungen unterworfen, sodass Windkraft allein zur Stromversorgung noch nicht ausreicht.

Auch bestehen Bedenken, dass die heimische Vogelwelt durch den Bau von Windrädern gestört werden könnte.

Wasserkraft

Mit ihren Wassermassen stellen Flüsse eine nie versiegende Energiequelle dar, bei der keine CO2-Emissionen anfallen.

Allerdings lässt sich ein radikaler Eingriff in die Umwelt durch das Aufstauen von Flüssen nicht leugnen.

Insbesondere wird die natürliche Wanderung von Fischen verhindert und die Landschaft durch Stauseen verändert.

Ein weiterer Nachteil: In Deutschland haben wir bereits das Maximum an verfügbarer Wasserkraft erreicht.

Zwar lässt sich die Energieausbeute durch Modernisierung noch verbessern. Der Bau weiterer Kraftwerke stellt jedoch keine sinnvolle Option dar.

Biomasse und Biogas

Strom und Wärme lassen sich mit Abfallprodukten und Pflanzen aus der Landwirtschaft, aber auch mit Altholz erzeugen.

Diese können fossile Energieträger ersetzen und so CO2-Emissionen minimieren.

Konkret heißt das: Bei der Verbrennung gelangt nur so viel CO2 in die Atmosphäre, wie die Pflanzen vorher gespeichert haben.

Ein Nullsummenspiel ist das natürlich nicht: Durch den Anbau und Transport der Biomasse sowie die Anlagen weist Biogas einen etwas höheren CO2-Ausstoß auf als Geothermie – auch wenn dieser weit unter fossilen Brennstoffen liegt.

Holz kann klimaneutral verbrannt werden. Das ist jedoch nur möglich, wenn genau so viele Bäume aufgeforstet wie in der gleichen Zeit gerodet werden.

Herausforderungen entstehen bei Biogas durch gefährliche Gase, die gefiltert werden müssen.

Außerdem kann die Nachfrage nach Energiepflanzen zu Monokulturen führen, die die heimische Artenvielfalt gefährden.

Fazit

Geothermie schneidet bei der Nachhaltigkeit erfreulich gut ab.

Diese Energieform ist mit deutlich geringeren CO2-Emissionen verbunden als fossile Ressourcen.

Und auch im Vergleich mit anderen erneuerbaren Energien kann die Geothermie überzeugen – vor allem, da sie zeitlich unbegrenzt und zu jeder Tages- und Jahreszeit verfügbar ist.

Ein Problem ist, dass nutzbare Wärmequellen unter der Erde ungleich verteilt sind.

Auch besteht bei Bohrungen das Risiko, dass sich die Quelle als nicht rentabel erweist.

Dementsprechend macht die Geothermie bisher nur einen kleinen Teil der Energieversorgung aus.

Schon jetzt jedoch setzen Umweltschützer und Politiker große Hoffnungen in die Geothermie.

Staatliche Förderungen und technische Verbesserungen steigern die Rentabilität für Betreiber, sodass wir in Deutschland immer mehr Geothermie-Kraftwerke sehen dürften.

Gleichzeitig könnten steigende Preise und Steuern auf fossile Energieträger dafür sorgen, dass die Erdwärme-Heizung in absehbarer Zukunft zum Standard für Hausbesitzer wird.

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