Projekt Beschreibung

Der Schlüssel zur Wärmewende

Geothermie nutzt die als Wärme gespeicherte Energie im Erdboden. Als erneuerbare Energieressource eignet sich Geothermie sowohl für die Wärme- als auch Stromerzeugung und kann überdies zur Energiespeicherung genutzt werden. Das thermisch nutzbare Potential liegt in Österreich bei 700 MW. Wird dieses voll ausgeschöpft, können bis 2050 schätzungsweise 1,3 Mio. t CO2 pro Jahr eingespart werden.

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Einfach erklärt

Unter Geothermie versteht man jene Energie, welche als Wärme in Gestein oder in Grund- und Tiefenwässern gespeichert ist. Die Entstehung erfolgt durch den Zerfall von Radioisotopen in der Erdkruste und den Wärmeaustausch im Inneren des Gesteins. Die entstandene Wärme kann dann beispielsweise mit Hilfe einer Wärmepumpe direkt genutzt werden. Bei der Tiefen Geothermie entstehen sogar Temperaturen die hoch genug sind, um in Kraftwerken Strom zu erzeugen.

Man unterscheidet zwei Arten von Geothermie: die Oberflächennahe Geothermie und die Tiefengeothermie.

Bei der oberflächennahen Nutzung wird bis zu 300 Meter tief gebohrt. Die Temperaturen in dieser Tiefe belaufen sich auf etwa 25 Grad Celsius. Dieses Wasser wird für die Heizung beziehungsweise Kühlung von Gebäuden oder technischen Anlagen verwendet.

Die Tiefe Geothermie wird in zwei verschiedene Nutzungsformen untergliedert. Hydrothermale Systeme basieren auf der energetischen Nutzung von natürlichen Thermalwässern. Die Bohrung ist bis zu 7.000 Meter tief. Das vorhandene heiße Thermalwasser kann direkt für die Energiegewinnung genutzt werden. Petrothermale Systeme nutzen hingegen die thermische Energie heißer Gesteine.

Bei der Tiefen Geothermie kann beispielsweise das Hot-Dry-Rock-Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem mit Hilfe von Bohrungen Wasser in das heiße Gestein gepresst wird. Hierbei kommt es zu Spalten und Kanälen im Gestein. Die künstlich entstandenen Risse bilden einen unterirdischen Wärmetauscher. Durch diesen wird von oben Wasser gepumpt, welches dabei die Gesteinstemperatur aufnimmt und danach zurück an die Oberfläche befördert wird. Dort hat das Wasser eine Temperatur von über 100 Grad Celsius und wird so zur Erzeugung von Strom genutzt.

Um bei Oberflächennaher Geothermie an die Wärmeenergie zu kommen, werden geschlossene Rohrsysteme in Bohrlöcher verlegt. Dabei wird kontinuierlich Wasser hochgepumpt. Das Wasser nimmt die Untergrundwärme an und wird an der Oberfläche mittels Wärmepumpen auf die benötigte Temperatur gebracht.

Auch die Funktion der Geothermie als Wärmespeicher besteht. Hierfür dient Oberflächennahe Erdwärme als saisonaler „Erdspeicher“ und überschüssige Wärme aus dem Sommer kann im folgenden Winter verwendet werden.

Geothermie-Anlagen benötigen im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energietechnologien die geringste Fläche pro installierter Leistung. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass durch die Verwendung der Abwärme zur Fernwärmeproduktion bei neueren Anlagen ein Gesamtnutzungsgrad von bis zu 99% erreicht werden kann. Aus der Perspektive des Endverbrauchers fallen im Vergleich zu älteren Technologien einige negative Faktoren weg – beispielsweise werden keine Lagerflächen, wie es bei Öltanks der Fall war, benötigt. Es gibt weder Brand- noch Explosionsgefahr und auch Geruchsbelästigung, z.B. durch Heizöltanks, gehört der Vergangenheit an.

Überdies sorgt Geothermie für regionale Wertschöpfung, was zu mehr Unabhängigkeit sowohl von fossilen Brennstoffen als auch von Energieimporten führt. Zusätzlich ist durch Geothermie für eine preisstabile Wärmeversorgung gesorgt.

Nach aktuellem Forschungsstand ist in Österreich ein Tiefengeothermie-Potential von bis zu 700 MW thermisch nutzbar. 95% davon sind aktuell noch ungenutzt. Werden diese Mengen nutzbar gemacht, könnten jährlich 1,3 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden. Die Tiefengeothermie allein wäre damit für eine Reduktion der Treibhausgasemissionen von 20% verantwortlich. Bis zum Jahr 2050 könnte dadurch der Anteil der erneuerbaren Fernwärmeerzeugung von etwa 46 % (Stand 2016) auf 86% steigen.

Bei einer Verbesserung der politischen Rahmenbedingungen könnten bis 2030 laut einer Potenzialabschätzung bereits 25% des österreichischen Tiefengeothermie-Potentials genutzt werden. Damit könnten 500.000 Wohneinheiten mit erneuerbarer Wärme versorgt werden und somit bis zu 600.000 Tonnen CO2 eingespart werden.

Österreichweit gibt es bereits 15 Geothermie-Anlagen zur Wärmeproduktion, zwei dieser Anlagen können auch Strom erzeugen. Allerdings gibt es in Österreich noch großes Potential für Tiefenerdwärmesonden, da man Bohrungen der Kohlenwasserstoffindustrie auch für Geothermie nutzen könnte.

In Wien sind vor allem in der Nähe der Donauschotten oberflächennahe und ergiebige Grundwasserkörper vorhanden, wodurch Geothermie mit Hilfe von Erdwärmesonden oder Grundwasser-Wärmepumpen ideal genutzt werden könnte. Diese thermische Nutzung des Grundwassers ist auch die wirtschaftlichste. Allerdings ist die thermische Nutzung des Grundwassers mittels Wärmepumpen im urbanen Bereich oft nicht umsetzbar.

Tiefenerdwärmesonden bieten den Vorteil weniger Fläche zu beanspruchen und haben eine höhere Energiedichte. Die thermische Grundwassernutzung liefert in Wien maximal 200-300 MWh pro Hektar und Jahr. Mittels Erdwärmesonden könnten bis zu 1.500 MWh pro Hektar und Jahr geliefert werden.

Ähnlich wie bei anderen erneuerbaren Energieträgern stehen auch bei der Geothermie höhere Investitionskosten niedrigeren Betriebskosten gegenüber. Setzt man dies ins Verhältnis zu ihrer Lebensdauer wird klar, dass Geothermie eine der kostengünstigsten Möglichkeiten der Wärmegewinnung ist. Vor allem in Anbetracht der immer knapper werdenden und teureren fossilen Brennstoffe, ist der Erdwärmeausbau aus wirtschaftlicher Sicht äußerst sinnvoll. Außerdem sind bei dieser noch sehr jungen Technologie enorme Ertrags- und Effizienzsprünge durch den technologischen Fortschritt zu erwarten.

Die größte Hürde für diese neue klimafreundliche Technologie sind die aktuellen regulatorischen Rahmenbedingungen. Im Gegensatz zur Nutzung von anderen Bodenressourcen, wie Öl oder Gas, ist die Gewinnung und Speicherung geothermischer Energie noch nicht eindeutig geregelt.

In Österreich ist das Grundeigentum in die Tiefe nicht eingeschränkt. Das bedeutet, dass ein Grundeigentümer bzw. eine Grundeigentümerin Einspruch erheben kann, wenn tausende Meter unter dessen Eigentum nach Tiefengeothermie gebohrt wird. In der Praxis hat sich das als enorme Hürde bei der Auffindung von Geothermie herausgestellt. Mit einer Annäherung an deutsche Regelungen könnte dieses Hindernis aber leicht beseitigt werden. Wünschenswert wäre ein Genehmigungs- bzw. Lizensierungsverfahren, wie es in Deutschland bereits praktiziert wird.

Ein weiteres Hemmnis stellt das Einbeziehen einer Vielzahl von verschiedenen Behörden bei der Prospektion und Gewinnung von Geothermie dar. Dies hat langwierigen Genehmigungsverfahren zur Folge. Eine Vereinfachung kann hier massive Verbesserungen bringen.

Darüber hinaus sollte Tiefengeothermie als bergfreier Rohstoff definiert werden und so mit anderen Rohstoffen gleichgesetzt werden. So könnten die enormen Potentiale der umweltfreundlichen Geothermie einfacher nutzbar gemacht werden.

Nachstehende Grafik zeigt die Funktionsweise eines Geothermie-Kraftwerks.

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