Erdwärme liegt in der Luft

23. Februar 2011 von Karl Urban in Energie

Die Welt steht vor einer Energiekrise, was die Ölpreiskapriolen nach den Unruhen in Libyen vorführen. Schon 2050 ist der Planet vielleicht nicht mehr wiederzuerkennen, sagt der WWF voraus. Erneuerbare Energien sind ein Strohhalm, wenn ihre Einführung konsequent fortgeführt wird. Die Erdwärme hat dabei ihre Probleme.

Geothermiekraftwerk Soultz-sous-Forêt im Elsass (Bild: Karl Urban, CC-BY-SA 3.0 DE) 
Geothermiekraftwerk Soultz-sous-Forêt im Elsass (Bild: Karl Urban, CC-BY-SA 3.0 DE) 

Es muss dringend etwas passieren. Der steigende Energiebedarf erhöht den Druck auf Förderländer von Energierohstoffen. Diese könnten von heute auf morgen ihre Lieferungen reduzieren – entweder wegen politischer Instabilität (siehe Libyen) oder dem antiwestlichen Kurs ihrer Führer (siehe Venezuela). Verdenken können wir es ihnen nicht – denn westliche Energiekonzerne haben Jahre lang in postkolonialistischer Manier den günstigen Ausverkauf der Rohstoffe forciert. Billiger werden die in den nächsten Jahren nicht mehr – auch weil der Energiebedarf der wachsenden Weltbevölkerung steigt. 

"Alles treibt auf die größte Wachstumsschlacht der Geschichte zu, die wahrscheinlich ihre letzte sein wird und ins Chaos führt", schrieb der 2010 verstorbene Vordenker Hermann Scheer [2]. Das klingt drastisch und destruktiv-apokalyptisch. Aber der Mensch nähert sich tatsächlich im rasenden Tempo einem weltgeschichtlich einmaligen Fluchtpunkt. Im Jahr 2050 dürften laut Vereinten Nationen neun Milliarden Menschen die Erde bevölkern. In den kommenden 40 Jahren müssen wir so viel Nahrung produzieren wie in den letzten 8.000 Jahren und "der Planet wird dann nicht mehr wiederzuerkennen sein", sagte kürzlich Jason Clay vom WWF.

Viele der großen Probleme unserer Zeit – Klimawandel, Umweltzerstörung, Nahrungsknappheit – hängen mittelbar oder unmittelbar mit unserem Hunger nach fossilen Energien zusammen. Aus dieser Misere gibt es jedoch einen nachhaltigen Ausweg: Den sofortigen, konsequenten und bedingungslosen Umstieg auf erneuerbare Energien. Das forderte Hermann Scheer zeitlebens. Eine davon – die Geothermie – ist derzeit in aller Munde. 

Wirklich rasant kommt ihr Ausbau nicht in Gang. Geothermische Energie könnte alle Atom- und Braunkohlekraftwerke Deutschlands ersetzen [1]. Doch installiert sind heute knapp 10 Megawatt, weniger als 0,1 Promill des deutschen Strombedarfs. Die Gründe dafür sind vielfältig und hängen mit horrenden Investitionskosten und gleichzeitig hohen Risiken zusammen, aber auch mit widerspenstigen Anwohnern. Die haben verständlicherweise Probleme mit schwachen Erdbeben, einer der Schattenseiten der Geothermie. Keine Technik ist risikofrei.

Immer neue Stolpersteine sind in Vorbereitung: Bayern etwa, das besonders günstige Bedingungen für tiefe Erdwärmekraftwerke liefert, kämpft derzeit gegen eine Verordnung aus Brüssel. Die besagt, dass alle EU-Länder bis zum 25. Juni 2011 ein eigenes CCS-Gesetz verabschiedet haben müssen.

CCS? Carbon Capture and Storage ist die Abscheidung von CO2 aus fossilen Kraftwerken, das dann im Tiefengestein endgelagert ("gespeichert") wird. Das Gas kommt nur dann nicht wieder hervor, wenn man die Erde in Ruhe lässt - und nicht für tiefe Geothermiekraftwerke durchlöchert. Das bayrische Wirtschaftsministerium würde lieber auf die nachhaltige Erdwärmekraft setzen, als den Untergrund für die  CO2-Endlagerung zu öffnen. In anderen Bundesländern - Niedersachsen oder Schleswig-Holstein - sieht es nicht anders aus.

Umfassende Berichte zur Geothermie gibt es aktuell in "bild der wissenschaft" [3] und in meinem 30-minütigen Feature, das gestern auf SWR2 lief (Podcastfassung). 

 

[1] Büro für Technikfolgenabschätzung des Deutschen Bundestags: "Möglichkeiten geothermischer Stromerzeugung in Deutschland", 2003

[2] Hermann Scheer, Solare Weltwirtschaft, Verlag Antje Kunstmann 1999

[3] bild der wissenschaft 3/2011, S. 90


10 Kommentare zu “Erdwärme liegt in der Luft”

  1. Martin Holzherr Antworten | Permalink

    Geothermie, aber subito

    Geothermie, Solarenergie, Windenergie, [ hier bitte ihre Lieblingsenergie einsetzen ] könnte alle Atom- und Braunkohlekraftwerke Deutschlands ersetzen. Aber wir wollen ja nicht bei Deutschland stehen bleiben, nein jede der obigen Energieformen kann den gesamten Energiebedarf der Welt decken und dies schon in [ hier bitte eins zwei oder 3 einsetzen ] Jahrzehnten.

    Warum dann gleichzeitig die Warnung "Alles treibt auf die größte Wachstumsschlacht der Geschichte zu, die wahrscheinlich ihre letzte sein wird und ins Chaos führt", ..

    Nun klar! Wir können alles und zwar in kürzester Zeit. Allein wir entscheiden uns für das falsche: für fossile Energien anstatt für Geothermie, Solarenergie und so weiter.

    Dem möchte ich folgendes entgegensetzen:

    1) Energie war bis vor kurzem sehr billig und kann nur teurer werden
    2) Billige Energie ist für Entwicklungs- und Schwellenländer ein sine qua non
    3) Aenderungen im Energiesektor sind und waren schon immer langsame Prozesse

    Auch für die Geothermie gelten diese drei "Gesetze"

  2. Physiker Antworten | Permalink

    Utopie vs. Realität

    "Geothermische Energie könnte alle Atom- und Braunkohlekraftwerke Deutschlands ersetzen [1]."
    In [1] steht doch, dass Geothermie realistischerweise in Deutschland maximal 2% zur Bruttostromerzeugung beitragen könnte. Warum das so ist, wird in dem Bericht auch erklärt.

  3. Karl Urban Antworten | Permalink

    Re

    @M. Holzherr:
    1,2) Falsch, da verwechseln Sie Endverbraucherkosten und Gestehungskosten. Die Gestehungskosten aller erneuerbaren Energien mit Ausnahme der Geothermie fallen seit Jahren. Generell fallen aber auch bei ihr 95% der Investitionskosten beim Bau an - d.h. die Preise pro kWh sinken kontinuierlich mit den Betriebsjahren.
    3) Das ist kein Naturgesetz, was etwa die Einführung der Windenergie seit 2001 zeigt. - Veränderungen an bestehenden Strukturen war schon immer ein langsamer Prozess: Da würde ich zustimmen.

    @Physiker:
    [1] sagt zwei Dinge: Das technische geothermische Angebotspotential liegt bei 290 TWh/a, also bei knapp 50 Prozent des deutschen Strombedarfs. Das ist in etwa der Braunkohle- und Atomstrom, der heute eingespeist wird. Wirtschaftlich können die Stromkraftwerke aber nur laufen, wenn Wärme ausgekoppelt wird. Und das schränkt den mittelfristig machbaren Ausbau auf 10 bis 2 Prozent ein, da gebe ich Ihnen recht.

    Aus meiner persönlichen Sicht ist es eine Frage des politischen Willens. In andere Bereiche der Energieforschung wird *Größenordnungen* mehr Geld investiert, ohne dass der zukünftige Nutzen auch nur annähernd gesichert ist (ITER). Daher finde ich es legitim, bei der Geothermie mit dem hypothetischen Potential zu argumentieren.

  4. Physiker Antworten | Permalink

    was ist ein technisches Potential?

    @ Karl Urban:
    Sicher ist es eine Frage des politischen Willens. Aber um solche Fragen anzugehen, sollte man auch reinen Wein einschenken, was die Konsequenzen eines vollen Ausschoepfens des technischen Potentials bedeuten würden. Wie dicht wäre dann Deutschland mit Geothermieanlagen übersäht? Was wäre der Flächenverbrauch? Müssten dann auch in jeder Stadt und in jedem Naturschutzgebiet solche Kraftwerke errichtet werden?
    Was passiert mit der Abwärme? Woher kommt das Wasser zum Kühlen in entlegeneren Anlagen?

    Hier finden Sie eine Überschlags-Rechnung, die alle ökonomischen/ökologischen und möglicherweise sicherheitsrelevanten Aspekte ignoriert und einzig und alleine davon ausgeht, dass das volle Potential der Geothermie auf jedem einzelnen Quadratmeter in England *nachhaltig* genutzt wird:
    http://www.withouthotair.com/
    Das Ergebnis ist niederschmetternd. Oder in den Worten der Ref. [1] gesagt, Geothermie ist in Deutschland zur Stromerzeugung nur begrenzt relevant.

    Die Unterschiede zwischen Kernfusion und Geothermie sind zahlreich, was z.B.
    - den Entwicklungsstand (Grundlagenforschung vs. Einsatzbereit),
    - das Potential (siehe oben verlinktes Online-Buch),
    - die Dimension und
    - die internat. Zusammenarbeit, betrifft.
    Meine persönliche Meinung - die sich wahrscheinlich mit der Meinung so gut wie aller Physiker deckt - ist, dass wir nicht auf den völlig ungewissen Ausgang der Fusionsforschung setzen sollten. Selbst wenn eine Demonstration der Machbarkeit in der veranschlagten Zeit gelingen sollte (und ich habe da meine Zweifel), dann bleibt es immer noch höchst fraglich, ob der Prozess am Ende wirtschaftlich sein wird (gerade gegenüber den zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich sehr weit ausgebauten Erneuerbaren Energien). Trotzdem ist Grundlagenforschung ausgesprochen wichtig: Grundlagenforschung gegen etablierte Technik auszuspielen ist ausgesprochen kurzsichtig.

  5. Physiker Antworten | Permalink

    Nachtrag: Nachhaltigkeit

    Ich vermute, dass der grosse Unterschied im angegebenen (hypothetischen) Potential der Geothermie daher stammt, dass in Ref.[1] Nachhaltigkeit dadurch definiert wird, dass innerhalb von 1000 Jahren das *gesamte* Geothermische Potential (Deutschlands) *restlos* ausgeschöpft/ausgebeutet wird, während das von mir verlinkte Onlinebuch den Nachhaltigkeitsgedanken ernst nimmt und nur den kontinuierlichen Wärmefluss berücksichtigt.

    Ich persönlich bevorzuge den zweiten Nachhaltigkeitsbegriff...

  6. Karl Urban Antworten | Permalink

    An den Physiker

    Ich gebe Ihnen recht, dass der Ausbau der Geothermie einen ökologischen Fußabdruck hinterlässt, der je nach Anlagendichte vielleicht nicht zu vernachlässigen ist. Gegenüber fossilen Energieträgern bleibt er klein - darüber sind wir uns sicher einig.

    Ich will nicht den Buchhaltern das Wort reden, die heute jede akademische Forschung in volkswirtschaftlichen Nutzen umgeschlagen sehen wollen. Sicher ist Grundlagenforschung wichtig und richtig. Aber die Frage ist, worauf wir unsere verbliebenen Ressourcen fokussieren.

    Schaut man sich etwa die High-Tech-Strategie der Bundesregierung genau an (Herr Schulzki-Haddouti hat das kürzlich in seinem Blog getan: http://blog.kooptech.de/...ergiepolitik-in-zahlen/), sieht man dass ein vergleichbares Kuchenstück an die Kernfusionsforschung vergeben wird wie an die Förderung aller Erneuerbarer zusammen. Interessanterweise tauchte dieser Aspekt in der Diskussion um das sogenannte Energiekonzept von CDU/FDP gar nicht auf.

  7. Physiker Antworten | Permalink

    Grössenordungen

    @ Karl Urban:
    Sie haben meinen Einwand nicht verstanden. Deshalb nochmal zum Mitschreiben, der nachhaltig nutzbare geothermische Energiefluss in Deutschland beträgt im Mittel ca. 0,08W/m^2. Ein typisches Geothermiekraftwerk erstreckt sich im Untergrund über ca. 1km^2:
    http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Geothermie_Prinzip.svg&filetimestamp=20090621024028
    Nachhaltig erzeugt man damit also ca. 80kW (Wärme-)Energie. Wenn man ganz Deutschland mit diesen Anlagen zupflastern würde, dann würde man damit 24GW thermische Energie erzeugen. Bei einem Wirkungsgrad von vielleicht 10% (sehr optimistisch bei den niedrigen Temperaturdifferenzen) könnte man damit gerade einmal 2GW elektrischen Strom erzeugen. Und dann müsste man in jede Richtung, jeden Kilometer eine solche Anlage hinpflanzen, niemand würde die Abwärme nutzen, es würden sich überall in ganz Deutschland kleinere Erdbeben ereignen, die Schäden an Häusern verursachen könnten. Und das ganze für nicht einmal 3% des deutschen Strombedarfs.

  8. Physiker Antworten | Permalink

    Grössenordnungen richtig einschätzen

    "Ich gebe Ihnen recht, dass der Ausbau der Geothermie einen ökologischen Fußabdruck hinterlässt, der je nach Anlagendichte vielleicht nicht zu vernachlässigen ist. Gegenüber fossilen Energieträgern bleibt er klein - darüber sind wir uns sicher einig."
    Es geht nicht um den ökologischen Fussabdruck, sondern um das realistischerweise vorhandene nachhaltig nutzbare Potential der Geothermie in Deutschland. Selbst Ihrer Quelle [1] zufolge ist dieses (selbst bei einer für meine Verständnisse nicht nachhaltigen Nutzung (*)) nur begrenzt relevant. Und dabei sind noch nicht einmal die Nutzungskonflikte mit Konkurrenztechniken wie etwa den Sonnenkollektoren und der Kraft-Wärme-Kopplung mit herkömmlichen oder Biomassekraftwerken berücksichtigt. Geothermische Stromerzeugung macht in Deutschland eben nur Sinn, wenn die Abwärme auch genutzt werden kann. Damit ist Ihre These (dass Geothermie einen grossen Beitrag zur Stromerzeugung leisten könnte) alleine aus physikalisch-technischen Gründen widerlegt. Und das steht auch in der von Ihnen verlinkten Quelle - Sie müssen es nur lesen.

    Ihr Vergleich (und der im verlinkten Blog) der Fusionsforschung mit der Forschung im Bereich Erneuerbarer Energien hinkt immer noch, denn beim einen handelt es sich um Grundlagenforschung (vergleichbar mit der am LHC) und beim anderen um angewandte (Material-)Forschung. Ich betreibe selbst auch Grundlagenforschung, die - wie ich heute erfahren habe - ganz konkret den Windkraftanlagen der neuesten Generation zugute kommen wird
    http://www.pressrelations.de/...ur_pm&quelle=0
    und mein Fachbereich wurde ganz gewiss nicht in der Aufstellung von Herrn Schulzki-Haddouti berücksichtigt obwohl die Förderung in diesem Bereich sicherlich von der gleichen Grössenordnung ist, wie die der anderen grossen Posten. Ich halte diese Zahlenspielchen deshalb für verlogene Propaganda. Mittlerweile liesse sich ja alleine mit der EEG-Umlage für Photovoltaik jedes Jahr ein neues ITER-Projekt finanzieren.

    (*) Bei einem Ausschöpfens des Potentials, von dem Sie ausgehen, stünde nach 1000 Jahren in Deutschland keine Geothermie mehr zur Verfügung - das entspricht in etwa der Zeitskala, für die die Kohlereserven noch reichen würden. Bis zur Regeneration der Temeraturverhältnisse im Untergrund müsste man dann wahrscheinlich ähnlich lange warten wie auf das Abklingen der Radioaktivität von Atommüll. Und das soll nachhaltig sein?
    Bitte aufwachen.

  9. pikarl Antworten | Permalink

    An den Physiker

    Selbstverständlich geht es hier um den ökologischen Fußabdruck und um Kosten. Sie stellen die 1000 Jahre Reichweite der Kohle gegen die 1000 Jahre der vermeintlich nachhaltigen tiefen Geothermie. Bei dieser Betrachtung müssen aber die Emission von Millionen Tonnen CO2, die Folgekosten des Klimawandels oder die massive Landschaftszerstörung durch Tagebaue berücksichtigt werden.

    Wenn es gelingt, die seismischen Probleme in der Griff zu bekommen (*), ist zumindest räumlich die Errichtung sehr vieler Geothermiekraftwerke kein Problem, denn ihr Flächenbedarf ist nur sehr gering. In Soultz-sous-foret steht das genutzte Gesteinsvolumen von 2-3 km^3 einer Anlage gegenüber, die nicht größer als ein Fußballfeld ist. Außerdem können aus einer bestehenden Anlage nacheinander viele Bohrungen in verschiedene Richtungen abgeteuft werden. Von "Zupflastern" kann also keine Rede sein - worauf auch der TAB-Bericht hinweist.

    Auf die 2% der Nettostromerzeugung kommt der TAB-Bericht übrigens aus der Annahme, dass nur bestehende Fernwärmenetze für kraftwärmegekoppelte Kraftwerke genutzt werden. Der Ausbau der Verteilernetze wird aber an vielen Standorten durchgeführt.

    Im Übrigen möchte ich weder etwas gegen Grundlagenforschung im Allgemeinen, noch gegen die Fusionsforschung im Speziellen sagen. Allerdings werden Ausgaben für die Großforschungsprojekte der Fusionsforschung ja tatsächlich mit neuen Kraftwerken begründet. Und die werden nun mal "nicht kurz- oder mittelfristig" zur Energieversorgung beitragen (**). Noch dazu werden die Kraftwerke (bei optimistischer Schätzung) in einer Zeit verfügbar sein, wenn das Stromnetz bereits überwiegend auf erneuerbare Energien umgestellt wurde. Und dann werden vor allem schnell regelbare Kraftwerke benötigt. Deshalb stellt sich schon die Frage nach der zielführendsten Aufteilung unserer heutigen Ressourcen für die Energieversorgung der Zukunft.

    (*) Das wird derzeit etwa im MAGS-Projekt versucht: http://www.bgr.bund.de/...ojekte/wegler__mags.html
    (**) Auch zur Kernfusion gibt es einen TAB-Bericht: http://www.tab-beim-bundestag.de/...hte/ab075.html

  10. Dirk Antworten | Permalink

    Riesiges Potential

    Dass so viel Potential in der Erdwärme liegt, war mir nicht bewusst. Alle Kraftwerke können abgeschafft werden - das ist wahnsinn. Schauen wir mal, wie es in Zukunft aussehen wird.

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