Erdwärme

Erdwärme (Geothermie) ist die unterhalb der Erdoberfläche in Hochdruckwasserzonen, Dampf- oder Heißwassersystemen sowie in heißen Gesteinen gespeicherte Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie besteht zu einem Teil aus dem permanenten Wärmestrom vom Erdkern durch den Erdmantel, welcher schließlich an der Erdoberfläche seine Energie an die Atmosphäre abgibt. Zum anderen aus natürlichen radioaktiven Zerfallsprozessen, welche im Erdmantel ablaufen und Energie freisetzen. Je tiefer in die Erde gebohrt wird, desto wärmer wird es. Es wird zwischen oberflächennaher sowie tiefer Erdwärme unterschieden.

Oberflächennahe Geothermie

Die oberflächennahe Geothermie nutzt die Erdwärme in Tiefen von bis zu 400 m. Sie ist grundsätzlich flächendeckend vorhanden und wird für die Beheizung einzelner Gebäude genutzt. Für die Gewinnung der oberflächenahen Geothermie werden Erdsonden in Bohrlöcher eingeführt, die in einer Kombinationen mit Wärmepumpen die Wärme nutzbar machen.

Tiefengeothermie

Bei der Tiefengeothermie wird die Wärme ab einer Tiefe von 400 m genutzt. Die Bohrungen gehen zum Teil bis auf eine Tiefe von 5000 m. Aus diesem Grund sind die Investitionen für den Bau einer Anlage zur Nutzung der Geothermie erheblich. Als Betreiber kommen deshalb zumeist nur Kommunen oder Investoren in Frage, die die Geothermie in Großanlagen nutzen. Regional bestehen große Unterschiede in der Möglichkeit, die Wärme tieferer Erdschichten zu nutzen. Aus diesem Grund stellt das so genannte Fündigkeitsrisiko bislang das größte Investitionshindernis bei der geothermischen Energieerzeugung dar. Besonderes Potenzial ist im süddeutschen Molassebecken, im oberen Rheingraben sowie im norddeutschen Becken vorhanden.

Die Erdwärme wird entweder direkt für Heizzwecke genutzt oder sie stellt die Energie für die Stromerzeugung zu Verfügung. Ab einer Temperatur von etwa 90 Grad Celsius kann Strom erzeugt werden. Die hydrothermale Geothermie nutzt natürliche Heißwasser-Vorkommen und Störungszonen. Dabei werden wasserführende Schichten (Aquifere) in großer Tiefe genutzt. Beim Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) wird in heißen, trockenen Tiefengesteinen über Tiefbohrungen durch die Erzeugung künstlicher Risse ein unterirdischer Wärmetauscher hergestellt.

In beiden Fällen sind mindestens zwei Tiefbohrungen (Produktionsbohrung, Reinjektionsbohrung) erforderlich, so genannte Dubletten, über die das heiße Wasser gefördert und im geschlossenen Kreislauf nach dem Wärmeentzug als abgekühltes Wasser wieder in den Untergrund verpresst wird.

Für das Aussuchen und die Gewinnung von Erdwärme sind die Genehmigungsverfahren der zuständigen Bergbehörde zu beachten.

Vorteile der Geothermie

Vorteil der Nutzung von Erdwärme ist, dass sie ständig verfügbar und regenerierbar ist. Da die Gewinnung der Erdwärme kaum von den Kostensteigerungen bei den fossilen Energieträgern beeinflusst wird, ist der Preis für die Erdwärme relativ stabil. Zusätzlicher Vorteil ist, dass der Platzbedarf gering ist.

Einsatz im Gartenbau

Bislang beschränkt sich der Einsatz im Gartenbau auf Einzelfälle. Da die oberflächennahe Geothermie lediglich für die Beheizung von Niedertemperatursystemen ausreicht, ist ein entsprechend ausgelegtes Heizungssystem notwendig bzw. muss es sich um weniger wärmebedürftige Kulturen handeln. An der Staatsschule für Gartenbau und Landwirtschaft in Stuttgart/Hohenheim sowie an der Lehr- und Versuchsanstalt in Heidelberg wird die Nutzung von oberflächennaher Geothermie im Gartenbau erprobt. Die tiefe Geothermie wird in Deutschland insbesondere im süddeutschen Raum zur direkten Wärmegewinnung genutzt. Darüber hinaus bestehen wenige Anlagen zur Stromproduktion, bei denen die Wärme, die ausgekoppelt wird, für andere Verbraucher zur Verfügung steht. In Deutschland sind bisher nur einzelne Gartenbaubetriebe in Tiefengeothermieprojekte als Wärmekunden eingebunden. In den Niederlanden nutzen hingegen einige große Unterglasgartenbaubetriebe eigens dafür erstellte tiefengeothermische Anlagen zur direkten Wärmegewinnung, wobei die Vorhaben durch entsprechende staatliche Förderung abgesichert werden.

Literatur

Schrader, K., Dietrich, R. (2011): Gewächshäuser und Heizungsanlagen im Gartenbau. Ulmer-Verlag. Stuttgart. ISBN 978-3-8001-7582-6

Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg (2005): Energieträger im Gartenbau - Alternativen zu Erdöl und Erdgas. Stuttgart. 

Labowsky, H.-J., Domke, O., Ludewig, R., Ludolph, D., Schockert, K., Sennekamp, W. (2007): Heizkosteneinsparung im Unterglasgartenbau. aid infodienst e.V.. Bonn. ISBN 978-3-8308-0701-8