Im Innern der Erde befindet sich eine nahezu unerschöpfliche und umweltfreundliche Energiequelle: 99 Prozent der Erdmasse sind heißer als 1000 Grad Celsius. Mit Erdwärme können Gebäude geheizt und Strom erzeugt werden – und das klimaneutral. Neben der Wind- und Solarenergie sowie Wasserkraftwerken spielt die Geothermie jedoch nur eine Nebenrolle  – bislang.

Besondere Potenziale gibt es in Ländern mit hoher vulkanischer Aktivität – wie beispielsweise in Island oder in Indonesien. Dort ist sehr heißer Wasserdampf schon in geringer Tiefe verfügbar. So wurden in Indonesien mehr als 40 Prozent der weltweiten Geothermie-Ressourcen nachgewiesen. Und wo die geologischen Voraussetzungen stimmen, liefert Geothermie nicht nur Energie für Fernwärmenetze, sondern kann auch in Kraftwerken zu elektrischen Strom umgewandelt werden. 

Deutsches Geoforschungszentrum engagiert sich in Indonesien

Ingenieurwissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Potsdam, Deutsches Geoforschungszentrum (GFZ), haben zusammen mit indonesischen Partnern auf der Insel Sulawesi eine neuartige Kraftwerkstechnologie für eine effizientere Nutzung dieser Ressourcen installiert. Der Kraftwerksprototyp am Geothermie-Standort Lahendong ist bereits erfolgreich in Betrieb. Eine regionale Betreibergesellschaft führt ihn.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert seit 2014 den Aufbau, die Erprobung und Netzintegration des Demonstrationskraftwerk als Teil der wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit mit Indonesien. Das neue Konzept liefert mehr als 40 Megawatt Leistung und ergänzt in Lahendong die bereits bestehende Stromerzeugung aus direkter Dampfnutzung. 

„Unser Ziel ist, das geothermische Nutzungspotential signifikant zu erweitern“, sagt Ali Saadat, Ingenieur am GFZ. Damit Geothermie im Energiemix eine deutlich größere Rolle spielt, müssten auch wirtschaftliche und genehmigungsrechtliche Risiken verringert werden. „Das kann unter anderem durch neue und bessere Erkundungsmethoden und den Einsatz leistungsfähiger Pumpen und Materialien gelingen.“ 

Geringe Baugröße, automatische Betriebsführung

In Lahendong auf der Insel Sulawesi kann auch mit niedrigen Temperaturen Erdwärme zur Stromerzeugung verwertet werden. Die sogenannten Niedertemperatur-Kraftwerke eignen sich auf Grund der geringen Baugrößen sowie ihrer automatischen Betriebsführung besonders für die elektrische Versorgung netzferner Gebiete.

In einem Niedertemperatur-Kraftwerk mit Rankine-Kreislauf werden die Turbinen nicht direkt vom heißen Wasserdampf angetrieben, sondern von einem organischen Arbeitsmittel mit einem sehr niedrigen Siedepunkt, das in einem zweiten Kreislauf fließt. Die thermische Energie aus dem Thermalwasser wird über einen Wärmetauscher auf das Arbeitsmittel übertragen. Mit dieser Technologie kann auch bei niedrigen Temperaturen effizient Strom erzeugt werden. 

Wichtiger Beitrag zum Klimaschutz

Auch die Auswirkungen der Geothermie-Nutzung aus tiefen Gesteinsschichten müssen noch intensiver erforscht werden. Schließlich werden immer wieder leichte Erdbeben mit diesen Aktivitäten in Verbindung gebracht. Oftmals seien diese Erschütterungen auf natürliche Seismizität zurückzuführen, sagt der Wissenschaftler Saadat vom GFZ in Potsdam. „Hier können Echtzeit-Überwachungssysteme die Betriebsführung der Anlagen sicherer machen.“ 

Die Geothermie hat aus Sicht von Saadat eine große Zukunft – ungeachtet der bisherigen technischen Herausforderungen. „Geothermie kann einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung und zum Klimaschutz leisten“, ist der Wissenschaftler überzeugt. In Ländern wie Indonesien werde die Stromerzeugung im Vordergrund stehen, in Deutschland eher die Wärmenutzung.

420.000 Erdwärmesonden oder -kollektoren in Deutschland

Mehr als 420.000 Erdwärmesonden oder -kollektoren sind in Deutschland bereits in Betrieb, dies in Kombination mit speziellen Pumpen. Die jeweilige Leistung reicht bereits, um einzelne Gebäude zu beheizen. Die Wärmenutzung ist jedoch auch eine Frage der Tiefe. Zwar kann oberflächennahe Geothermie quasi überall erschlossen werden; die Temperaturunterschiede zur Luft sind aber nicht überall groß genug, um dies lohnenswert zu tun.

Allein in den oberen zehn Kilometern der Erdkruste ist laut Internationaler Organisation für erneuerbare Energien 50.000 Mal so viel Energie gespeichert wie in allen weltweiten Öl- und Gasvorkommen zusammen. Ein Teil dieser geothermischen Energie stammt noch aus der Zeit, als sich die Erde vor 4,54 Milliarden Jahre formte. Zwei Drittel der Energie entstehen fortwährend bei radioaktiven Zerfallsprozessen in der Erdkruste.