Elektrizität: Schlüssel zu einem nachhaltigen und klimaverträglichen ...

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hergestellt werden und die Wirtschaftlichkeit der geothermischen Energiegewinnung verbessert werden
kann. Hier werden durch Einpressen von Wasser unter hohem Druck (Stimulation) vorhandene Risse im
kristallinen (ggf. auch sedimentären) Untergrundreservoir erweitert bzw. neue erzeugt, um ein ausreichend
großes Volumen (>0,2 km 3 ) an die Bohrung zu koppeln und eine große Wärmetauscherfläche (typisch einige
km 2 ) zu erzeugen. Der Wärmetauscherkreislauf erfolgt hier, wie auch bei hydrothermalen Systemen, zumeist
zwischen zwei oder mehreren (Injektions- und Förder-) Bohrungen im (unterirdischen) Abstand von mehreren
100 m, wobei die unteren Bohrenden über einige hundert Meter für den Flüssigkeitskreislauf offen sind.
Technologisch sind für die Erschließung und Nutzung geothermischer Vorkommen heute Lösungen für alle
notwendigen Systemkomponenten verfügbar.
8.3 Anwendung und Potenzial
Gegenüber Wind- und Photovoltaikstrom hat Strom aus Geothermie den Vorteil einer konstanten Verfügbarkeit
im Tages- und Jahreszyklus und erlaubt zusätzlich die wirtschaftliche Nutzung der (Rest-) Wärme.
Weltweit wurde mit Geothermiekraftwerken im Jahr 2009 eine elektrische Leistung von ca. 10,5 GW im
Jahresdurchschnitt erzeugt 1 , davon etwa 3,7 GW in den USA und Mexiko, 3 GW auf den Philippinen und in
Indonesien, 800 MW in Italien (Larderello) und 450 MW in Island, wo Geothermie inzwischen 19% Anteil an
der Stromversorgung hat. Die weltweite Produktion geothermischer Energie wuchs in den 4 Jahren 2005 -
2009 um 16% und es wird angenommen, dass die mögliche Nutzung gegen Ende dieses Jahrhunderts bei
vielen hundert GWe – schwerpunktmäßig in Afrika, Mittel- und Südamerika, Asien und in den pazifischen
Ländern – und für Europa bei ca. 50 GWe liegen könnte 2 . Nahezu alle Kraftwerke befinden sich in Gegenden
mit geothermischen Anomalien, die hohe Enthalpie bereitstellen. Hingegen verfügt man in Deutschland für
geothermische Elektrizitätserzeugung im Wesentlichen nur über Vorkommen, bei denen Bohrungen von
mindestens 3.000, aber meist >5.000 m Tiefe erforderlich sind, um eine für effiziente Elektrizitätserzeugung
erforderliche Mindesttemperatur von ca. 150°C zu erreichen. In Deutschland sind etwa 95% des geothermischen
Potenzials nur mit der Technologie der petrothermalen Systeme erschließbar.
Für Deutschland wird für geothermische Stromerzeugung zur Ermittlung des theoretischen Potenzials ein
nutzbares Gesteinsvolumen entsprechend einem Drittel der Fläche der BRD und 2 km Dicke angenommen 3 ,
wobei pro km 3 und Grad Celsius das geothermische Wärmereservoir ca. 2 Terajoule beträgt. Bei Nutzung
dieses Reservoirs wird seine Temperatur absinken, da die Wärmeerzeugung (~2,5 kW/km 3 ) und der basale
Wärmestrom aus dem Erdmantel den Wärmeentzug nicht kompensieren können. Bei einer (möglicherweise
als maximal zulässig erachteten) Gesteinsabkühlung von 1°C können insgesamt 10-15 GW Stromerzeugung
bei Annahme eines Gesamtwirkungsgrads von ~10% für die Dauer von 100 Jahren erreicht werden 4 – und
mehr, wenn entweder ein größerer Temperaturhub als akzeptabel erachtet wird oder tiefere Horizonte
erbohrt werden können. Durch die Entnahme erhöhen sich Temperaturgradienten, die zusammen mit natürlich
bestehender Konvektion eine Beschleunigung gegenüber dem ungestörten konduktiven Wärmetransport
bewirken. Dennoch könnte ein Zeitraum in gleicher Größenordnung wie die Nutzungsdauer bis hin zu
vielleicht 1.000 Jahren vergehen, ehe sich das Temperaturprofil wieder weitgehend erholt hätte. Zwischenzeitlich
müssen Bohrungen in einem noch nicht ausgebeuteten Gebiet oder anderen Tiefenbereich niedergebracht
werden.
1
Nach Angabe der International Geothermal Association IGA
2
Bertani, Long-term projections of geothermal-electric development in the world. Proceedings, GeoTHERM Congress, Offenburg/Germany,
5–6 March 2009
3 3
das sind ca. 250 .000 km . Siehe Kaltschmitt et al. (Hrsg.): Energie aus Erdwärme, Stuttgart 1999
4 3
bei 100 MW (entsprechend 10 MWe bei 10% Wirkungsgrad) Entnahme aus einem km Gestein sinkt dessen Temperatur in 10 Jahren
um 8° ab. Damit vermindert sich aber auch der Wirkungsgrad erheblich.