Geothermische Stromerzeugung: Kommt nach 100 ... - IE Leipzig

Geothermische Stromerzeugung: Kommt nach 100 Jahren der Durchbruch
in Deutschland?
Von Gerhard Fuchs
Am 4. Juli 1904 schaltete Prinz Piero Ginori Conti in der Toskana die erste elektrische
Beleuchtung ein, deren Strom der Energie des Erdinnern entstammte. Damit wird die
geothermische Stromerzeugung in diesem Sommer 100 Jahre alt. In Deutschland dagegen
steckt die Branche noch in den Kinderschuhen, die erste derartige Anlage ging erst im
November des vergangenen Jahres ans Netz. Dieser fast 100-jährige Rückstand Deutschlands
ist allerdings nicht auf mangelndes Know-how zurück zu führen, sondern auf die besseren
natürlichen Voraussetzungen in Italien, wo schon wenige Jahre nach Contis Pioniertat
250 kW im ersten geothermischen Kraftwerk der Welt installiert waren.
Heute sind in Geothermie-Anlagen weltweit mehr als 8000 MW elektrischer Leistung
installiert. Davon entfällt mit jeweils mehr als 3000 MW der größte Anteil auf Amerika und
Asien, wo die Anlagen meist entlang des sogenannten "Feuergürtels" an den Rändern des
Pazifik angesiedelt sind. In Europa sind rund 1200 MW installiert, wovon drei Viertel auf
Italien entfallen. Deutschland spielt mit den 210 kW, die im mecklenburg-vorpommerischen
Neustadt-Glewe installiert sind, noch keine nennenswerte Rolle. Dr. Egbert Broßmann,
technischer Projektleiter in Neustadt-Glewe, nennt den Grund: „Deutschland liegt in der sog.
gemäßigten Klimazone. Fast alle regenerativen Energien brauchen aber keine gemäßigten,
sondern extreme Bedingungen: Viel Wind oder viel Sonne, große Höhenunterschiede oder
viel Niederschlag für die Wasserkraft und für die Nutzung der Geothermie eben am besten
aktive Vulkane.“ Das heiße freilich nicht, dass die Nutzung der Erdwärme in Deutschland
keine Zukunft habe. „Insbesondere in der Wärme- und auch in der Kältebereitstellung gibt es
glänzende Möglichkeiten. Man sollte nicht immer nur die Stromerzeugung im Blick haben.“
Umweltminister Jürgen Trittin nahm am 12. November 2003 die erste Anlage zur
geothermischen Stromerzeugung in Deutschland offiziell in Betrieb. Fotos: BEWAG

Dass in Neustadt-Glewe trotzdem die erste deutsche Anlage zur geothermischen
Stromerzeugung in Betrieb genommen wurde, ist kein Widerspruch: Wenn es im Sommer
keine Abnehmer für die Wärme gibt, wird Strom produziert und nach EEG ins Netz
eingespeist. Ist aber eine Nachfrage nach Wärme vorhanden, ist es trotz EEG günstiger, diese
Nachfrage prioritär zu bedienen. Diese wirtschaftliche Vorteilhaftigkeit der Wärmenutzung
gegenüber der Stromerzeugung hängt von diversen Faktoren ab, so dass sie durchaus nicht
immer und überall gelten muss. Und da an den wenigsten Standorten eine konstante
Wärmenachfrage gegeben ist, ist in der Regel ohnehin ein KWK-Betrieb die beste Lösung.
Strom oder Wärme?
Die Frage „Strom oder Wärme?“ wird nach wirtschaftlichen Kriterien entschieden. Diese
wiederum hängen zum einen von den erzielbaren Erlösen für Strom und Wärme ab und zum
anderen von der Temperatur des geförderten Fluids und damit von den geologischen
Bedingungen. Denn je niedriger die verfügbaren Temperaturen, desto geringer ist der
Wirkungsgrad der Stromerzeugung und desto schlechter deren Wirtschaftlichkeit. Broßmann
rechnet vor: „Bei den derzeitigen Wärmepreisen und der aktuell gültigen EEG-
Einspeisevergütung von 8,95 Cent/kWh wäre die Verstromung der Wärme ab einem
Kraftwerkwirkungsgrad von 23 % vorteilhaft. Ein solcher Wirkungsgrad kann derzeit mit
Soletemperaturen von rund 300° C erreicht werden. Solche Temperaturen wiederum werden
zur Zeit in Deutschland nicht angestrebt, weil sie hierzulande erst in sehr großen Tiefen
anzutreffen sind.“ Würde die Einspeisevergütung wie geplant auf 15 Cent/kWh erhöht, so
Broßmann weiter, wäre eine Stromerzeugung ab Wassertemperaturen von ca. 170° C
interessant. Zum Vergleich: In Neustadt-Glewe hat das geförderte Wasser eine Temperatur
von weniger als 100° C. Es gibt aber durchaus auch in Deutschland Standorte, wo die
Verhältnisse günstiger sind. So sind in Bad Urach mit der Hot-Dry-Rock-Technologie 170° C
erreichbar. Dort soll 2005 mit der geothermischen Stromproduktion begonnen werden.
Wo die Grenzen der geothermischen Stromerzeugung langfristig liegen, ist heute noch schwer
absehbar. Auf der einen Seite stehen die schier unendlichen Potenziale und die
Grundlastfähigkeit, die – anders als die Windkraft – eine tatsächliche Substitution fossil
befeuerter Kraftwerke ermöglicht, auf der anderen Seite gibt es noch erhebliche technische
und damit ökonomische Barrieren. „Nennenswerte Fortschritte in der Umwandlungseffizienz
der Kraftwerke sind in dem für die Erdwärme relevanten Niedertemperaturbereich aus
thermodynamischen Gründen nicht zu erwarten“, stellt Broßmann klar. Damit dürfte eine
Nachfrage nach Wärme Voraussetzung für eine wirtschaftliche Stromerzeugung bleiben. Da
das Potenzial der Geothermie aber um ein Vielfaches größer ist als der Wärmebedarf und
dieser zudem jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist, hat die geothermische

Stromerzeugung auch in Deutschland durchaus gute Perspektiven. „Die geothermische
Energiegewinnung wird dann in den kommenden Jahren einen merklichen Beitrag im
Energiesystem leisten können, wenn es gelingt, Standorte zu erschließen, an denen die
anfallende Niedertemperaturwärme mit hohen Volllaststunden genutzt und gleichzeitig mit
hohen Wirkungsgraden elektrische Energie erzeugt werden kann. Zudem werden auch die
politischen Rahmenbedingungen eine wichtige Rolle spielen. Dies betrifft nicht nur die
Einspeisevergütung, sondern z.B. auch die Schaffung eines geeigneten Instrumentariums zur
Absicherung des Fündigkeitsrisikos neuer Bohrungen“, schätzt Prof. Dr. Martin Kaltschmitt
vom Leipziger Institut für Energetik und Umwelt ein. Optimistisch in Bezug auf Geothermie-
Strom ist auch der Umwelt- und Forschungsausschuss im Deutschen Bundestag, der in diesem
Monat einen Entschließungsantrag beschlossen hat, demzufolge bereits innerhalb von einem
Jahrzehnt das erste Gigawatt in Erdwärmekraftwerken installiert werden soll.
Staatssekretär Georg Wilhelm
Adamowitsch vom BMWA bei der
Eröffnung des Zentrums für Geothermie
und Zukunftsenergien.
Foto: FH Bochum
Der Leiter des Zentrums für Geothermie und
Zukunftsenergien, Prof. Dr. Rolf Bracke, sieht
insbesondere in Ballungsgebieten gute Chancen für
die Geothermie.
Foto: FH Bochum

Ein wichtiger Schritt in eine „geothermische Zukunft“ wurde in diesem Jahr in Bochum
gemacht, wo am 12. März das Zentrum für Geothermie und Zukunftsenergien eröffnet wurde.
„Das Zentrum soll Kern eines Forschungsverbundes Geothermie in NRW unter Beteiligung
weiterer Hochschulen, der Energiewirtschaft, des Anlagen- und Städtebaus werden“, erklärt
Prof. Dr. Rolf Bracke, Sprecher des 7-köpfigen interdisziplinären Direktoriums. Hauptziel sei
die fachbereichsübergreifende Lehre und Forschung, denn „die Realisierung geothermischer
Großprojekte erfordert die Kooperation und Kommunikation vieler Fachdisziplinen“, so der
Geologe, dessen Arbeitsschwerpunkte bei den untertägigen Anlagenteilen und dort bei der
Bohrverfahrenstechnik und der Gebirgsstimulation liegen. Bis 2010 sollen für zehn
Großstandorte aus dem Flächenrecycling (i.d.R. Montan- / Stahlindustrie)
Machbarkeitsstudien für integrierte Städtebau- und Geothermieprojekte erstellt werden.
„Unser Ziel muss sein, Teile von NRW mit geothermischem Strom zu versorgen. Dennoch
wird es – infrastrukturell bedingt – immer einen Überhang auf der Wärmeseite geben“, erklärt
Bracke. Dabei liegen die Standortvorteile in NRW nicht im Bereich der Geologie, die nur im
Raum Aachen besonders günstig ist, sondern in der europaweit höchsten Verbraucherdichte.
Außerdem sind Nah- und Fernwärmenetze vorhanden bzw. lassen sich effektiver realisieren
als in den ländlich oder kleinstädtisch strukturierten Bereichen, in denen die aktuellen
geothermischen KWK-Vorhaben laufen. „Ich denke“, so Bracke, „dies ist der Hauptvorteil: es
muss uns gelingen die Geothermie wirtschaftlich zu den Menschen zu bringen und nicht
umgekehrt – wir können nicht alle in den Oberrheintalgraben umziehen ...“
Back-up für den Windstrom?
Ob die grundlastfähige und prinzipiell
flexibel einsetzbare Geothermie eines
Tages die Schwankungen der Windkraft
ausgleichen kann, bleibt abzuwarten. Da
in diesem Falle sehr teure Regelenergie
ersetzt würde, könnte unter günstigen
Umständen eine Wirtschaftlichkeit
erreicht werden. Probleme gibt es aber
auch im technischen Bereich: Derzeit
arbeiten die Förderpumpen am besten,
wenn sie kontinuierlich und auf einem
konstanten Niveau betrieben werden.
Sollte hier ein technischer Fortschritt
erzielt werden können, so ergäben sich
ganz neue Einsatzmöglichkeiten.