Geothermie-Hotspot Bayern

Katharina Aubele, Projektkoordinatorin der Geothermie-Allianz-Bayern im Interview. (Bild: A. Heddergott / TUM)

Katharina Aubele, Projektkoordinatorin der Geothermie-Allianz-Bayern im Interview. (Bild: A. Heddergott / TUM)

Im Erdinneren herrschen Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius. Die Geothermie macht sich diese Energie zunutze. Besonders in Bayern birgt die Erdwärme ein großes Potenzial. Drei Univer­sitäten haben nun eine Initiative der Bayerischen Staats­regierung aufgegriffen und gemeinsam die Geothermie-Allianz Bayern GAB gegründet. Koordiniert wird sie von der Tech­nischen Uni­versität München TUM. Im Interview spricht die Projekt­koordina­torin Katharina Aubele von der Munich School of Engineering der TUM über die Vorteile dieser erneuer­baren Energieform und erklärt, in welchen Bereichen noch Forschungs­bedarf besteht.

Gibt es eine einfache Definition für Geothermie?

Katharina Aubele: Der Begriff Geothermie kommt aus dem Griechischen, wörtlich übersetzt bedeutet er Erdwärme. Und das trifft es auch: Die Wärme, die im Inneren der Erde gespeichert ist. Aktuell herrschen im Erd­inneren Temperaturen um die fünf- bis sechstausend Grad Celsius. Je weiter man nach außen kommt, desto kühler wird es natürlich. Laut geo­thermischem Gradienten nimmt die Temperatur, ausgehend von der Erdober­fläche, im Mittel um drei Grad Celsius pro hundert Meter Tiefe zu. In der Nutzung unter­scheidet man zwischen ober­flächennaher und tiefer Geothermie. Die ober­flächennahe Geothermie bezeichnet alles bis in die Tiefe von 400 Metern unter der Gelände­oberkante. Ab da beginnt die tiefe Geothermie.

Welche Unterschiede gibt es?

Aubele: Die ober­flächennahe Geothermie wird in der Regel in Einfamilien­häusern oder auch in Büro­gebäuden zur lokalen Erzeugung von Warmwasser genutzt. Hier wird mit Wärme­pumpen gearbeitet. Das heißt, es wird noch eine zusätzliche Energie­quelle benötigt, um das relativ niedrige Temperatur­niveau, das die Erdwärmekollektoren aufnehmen, auf ein Niveau zu bringen, das zum Beispiel den Warmwasser­kreislauf in einem ange­schlossenen Gebäude aufheizt. In der tiefen Geothermie ist es in der Regel so, dass Temperaturen erreicht werden, die direkt genutzt werden können. Bei Tempera­turen von über 100 Grad Celsius reicht es auch für die Umwandlung in Strom. In der Geo­thermie-Allianz geht es ausschließlich um die tiefe Geothermie.

Warum ist die geologische Beschaffenheit in Bayern so geeignet für die Nutzung der tiefen Geothermie?

Aubele: In Bayern kommt vor allem die hydro­thermale Geothermie zum Einsatz. Das bedeutet, man fördert vorhandene tiefe Grundwässer, die eine sehr hohe Temperatur aufweisen. In Bayern haben wir eine geo­logische Situation, die dieses Verfahren stark begünstigt. Es gibt im Untergrund Abla­gerungen des süd­deutschen Molasse­beckens. Das Molasse­becken bezeichnet das Vorland­becken, welches vorgelagert zu dem Gebirgs­gürtel der Alpen entstanden ist. Unterhalb der Abla­gerungen des Molasse­beckens gibt es einen tiefen Grund­wasserleiter aus der Zeit des oberen Jura, Malm genannt. Dieses Kalk­gestein tendiert dazu, karstig zu verwittern, wodurch in der Regel sehr große Hohlräume entstehen. Das führt dazu, dass dieses Gestein eine sehr gute Wasser­führung besitzt. Die Alpen drücken diese Schicht weiter nach unten. In der Tiefe ist wiederum die Temperatur höher. Das bedeutet also, in einer Tiefe von 3000 bis 5000 Metern gibt es eine grundwasser­leitende Schicht. Wenn diese angebohrt und das heiße Grund­wasser gefördert wird, kann man dieses direkt nutzen. Deutschland­weit gibt es 33 tiefe Geothermie-Anlagen, von denen 21 in Bayern stehen.

Wie wird diese Wärme gefördert und genutzt?

Aubele: Die hydro­thermale Anlage funktioniert in der Regel über eine Dublette. Dublette deshalb, weil es zwei Bohrungen gibt. Die erste ist die Förder­bohrung, über die das heiße Grundwasser nach oben gebracht wird. In der Regel funktioniert das mit Hilfe von Tauch­kreisel­pumpen. Sobald das heiße Wasser an der Oberfläche ist, entscheidet sich, ob es heiß genug ist, um daraus Strom zu gewinnen. Wenn es nicht heiß genug ist, wird über Wärme­tauscher Fernwärme erzeugt. Das abgekühlte Thermal­wasser bringt man durch die Reinjektionsbohrung wieder ins Reservoir, sodass der Wasser­haushalt im Grundwasser­leiter ausge­glichen ist. Das Thermal­wasser wird an der Ober­fläche in einem geschlos­senen Kreislauf geführt und kommt nicht mit der Umgebung in Kontakt.

Welche Vorteile hat die Geothermie gegenüber anderen Energie­formen?

Aubele: Sie kann zu den erneuerbaren Energie­formen gezählt werden. Natürlich entnehmen wir der Erdkruste auf lange Zeiträume gesehen Wärme. Wenn man jetzt aber überlegt, dass die Erde 4,6 Mil­liarden Jahre alt ist und die Temperatur im Erdkern immer noch mehrere tausend Grad Celsius beträgt, ist das ein Auskühlungs­prozess, der im großen Maßstab in unserer Lebens­zeit und auch in der unserer Enkel noch keine Auswir­kungen zeigen wird. Ein weiterer Vorteil der Geothermie ist, dass sie unabhängig ist von Tages­zeiten oder Jahres­zeiten, im Gegensatz zu Photo­voltaik oder Wind­energie.

Könnten Sie Beispiele für geplante Projekte nennen?

Aubele: Ein Beispiel für ein Forschungs­thema ist die Scaling-Bildung. Wir haben hier in Bayern sehr kalk­haltige Wässer. Wenn man diese aus der Tiefe an die Oberfläche fördert, kühlen sie zum einen ab und zum anderen kommt es auch zu einem Druck­abfall. Das führt dazu, dass sich die im Wasser vorher gelösten Mineralien ablagern. Das sind hier im Molasse­becken vor allem Kalk­ablagerungen, die sich dann in der ganzen Anlage breit machen. Diese sind natürlich schädlich für Dichtungen, die Steigrohre und die Pumpen. Die Entkalkung dauert lange und ist sehr kostspielig für die Anlagen­betreiber. In der GAB werden die Bildungs­mechanismen der Scalings erforscht, um diese erfolg­reich zu vermeiden. Vom Umwelt­bundesamt haben wir außerdem vor kurzem den Zuschlag für ein Projekt erhalten, in dem unter­sucht werden soll, wie Strom aus Geothermie in den Strommarkt integriert werden kann.

Es ist ein Studiengang zur Geothermie geplant. Wie soll dieser genau aussehen?

Aubele: Der Studien­gang Geothermie/Geoenergie wird im Rahmen der GAB eingerichtet. Er beginnt voraus­sichtlich im Winter­semester 2017/18. Hier übernimmt die Friedrich Alexander Universität die Koordination. Sie wird auch die meisten Lehr­veranstal­tungen betreuen. Der Studien­gang richtet sich ganz klar an Ingenieure und Geowissen­schaftler. Er soll aber zusätzlich Kompetenzen vermitteln, die speziell für die Geothermie und für die erneuer­baren Energien wichtig sind. So etwas gibt es momentan relativ selten in Deutschland. Neben den naturwissen­schaftlichen und geowissen­schaftlichen Disziplinen werden den Studierenden Kompetenzen in BWL, rechtliche Grundlagen im Bereich erneuer­bare Energien und auch Aspekte der Bürger­beteiligung nahegebracht.

Bürgerbeteiligung spielt auch bei der GAB eine Rolle …

Aubele: So eine Techno­logie lässt sich nur etablieren, wenn man die Leute auf seiner Seite hat. Es gibt immer wieder Ängste. Die Menschen fragen sich zum Beispiel: Was passiert da im Untergrund, wird mein Grundstück absacken oder mein Haus durchbrechen? Das sind Ängste, die man ernst nehmen muss. Es kommt schließlich auch immer wieder zu Zwischen­fällen im Zusammen­hang mit Geothermie­bohrungen. Eine andere Angst ist etwa, ob Erdbeben ausgelöst werden. In Bayern haben wir das Glück, in einer Region zu leben, die wenig geo­logische Vorspannung im Untergrund aufweist. Auch gibt es Pläne, ein Moni­toring Netz für den städtischen Raum aufzubauen, das dieser Sorge begegnen soll. Allgemein habe ich die Erfahrung gemacht, dass sich viele Ängste klären lassen, wenn man alles offen und ehrlich erklärt. (Quelle: TUM)

Link: Geothermie Allianz Bayern GAB, München

 

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