Energie-Frage der Woche: Wie viel Energie steckt im Innern der Erde?

99 Prozent der Erde sind heißer als 1000 Grad Celsius. Im Erdkern steigen die Temperaturen auf bis zu 7000 Grad an. Insgesamt summiert sich in unserem Planeten die Leistung auf Tausende Milliarden Watt. Seinen Ursprung hat dieses Reservoir zum einen in der Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung vor etwa 4,6 Milliarden Jahren und zum anderen im fortlaufenden radioaktiven Zerfall langlebiger Isotope der Elemente Uran, Thorium und Kalium. Doch warum liegt trotz dieser gewaltigen Energiemengen der Anteil der Erdwärme am Energieverbrauch noch immer weit unter einem Prozent?

Island: Insel mit eingebauter Heizung

Sowohl Strom als auch Wärme lassen sich mit Geothermie-Kraftwerken im Prinzip günstig und klimaneutral gewinnen. Doch dieser Energieschatz schlummert schwer zugänglich im Untergrund. Im Durchschnitt nimmt die Temperatur nur moderat mit der Tiefe zu: etwa drei Grad pro 100 Meter. Aber an einigen Orten auf der Erde gelangt durch besondere geologische Bedingungen mehr Erdwärme bis an die Oberfläche. Das vulkanisch aktive Island ist ein Paradebeispiel. So deckt im Untergrund aufgeheiztes und verdampftes Wasser, das in geothermischen Kraftwerken über einen Wärmetauscher die Turbinen antreibt, mehr als die Hälfte des Strombedarfs der Atlantikinsel. Sogar etwa 90 Prozent der isländischen Haushalte werden mit Erdwärme beheizt.

Das Nesjavellir-Geothermie-Kraftwerk in Þingvellir, Island, Bild: Gretar Ívarsson – Edited by Fir0002. Bild oben: Flicka
Das Nesjavellir-Geothermie-Kraftwerk in Þingvellir, Island, Bild: Gretar Ívarsson – Edited by Fir0002.

Auch in Deutschland lässt sich Geothermie effizient nutzen, meistens jedoch nicht zur Strom-, sondern zur Wärmegewinnung. Mit Erdwärme aus geringer Tiefe werden weit über 150.000 Wärmepumpenheizungen versorgt. Die installierte Wärmeleistung aus größeren Anlagen mit einer regionalen Ballung im Oberrheingraben summiert sich auf etwa 175 Megawatt. Für die Stromerzeugung benötigen Kraftwerke jedoch Temperaturen von deutlich über 100 Grad Celsius, damit verdampftes Wasser Turbinenräder in Rotation versetzen kann. Wichtige Erfahrungen konnten für solche Geothermie-Kraftwerke im europäischen Forschungsprojekt Soultz-sous-Forets gemacht werden. In der Testanlage im Elsass wird mit dem "Hot-Dry-Rock-Verfahren" Wasser bis in 5000 Meter Tiefe gepumpt, um es bei etwa 200 Grad Celsius zu verdampfen und für den Antrieb von Generatoren zu nutzen.

Wichtiges Pilotprojekt in Norddeutschland ist das Geothermie-Kraftwerk in Neustadt-Glewe, das seit 2004 zehn Megawatt Wärme und ein Viertel Megawatt Strom mit gut 100 Grad heißem Wasser aus 2250 Meter Tiefe liefert. Im Süden sticht das Geothermie-Kraftwerk Landau mit einer Leistung von drei Megawatt heraus. Es wird mit 159 Grad heißem Wasser aus einer etwa 3000 Meter tiefen Bohrung versorgt. Aber trotz dieser viel versprechenden Projekte ist es bis zu einer ausgedehnten Nutzung der Erdwärme zur Stromgewinnung noch weit.

Skepsis der Anwohner nach Erdbeben

So haben die Betreiber von Geothermie-Kraftwerken nicht nur mit teuren Bohrungen und hohen Anforderungen an das Material, sondern auch mit einem Akzeptanzproblem zu kämpfen. Denn wie ein Erdbeben der Stärke 3,4 im Jahr 2006 in der Region Basel zeigte, sind Geothermie-Kraftwerke nicht völlig unbedenklich. Als Ursache des Bebens wurde das Wasser ausgemacht, dass im Rahmen des "Deep-Heat-Mining-Projekts" mit hohem Druck in etwa 5000 Meter Tiefe gepresst wurde. Auch wenn in anderen geothermisch nutzbaren Regionen das Bebenrisiko deutlich geringer ist, stehen Anwohner seitdem den zukunftsweisenden Geothermie-Projekten skeptisch gegenüber. Zurückgewinnen ließe sich verlorenes Vertrauen mit einer völligen Transparenz der Technologien und seriösen Risiko-Bewertungen. Denn das Potenzial der Erdwärme für eine nachhaltige Energiegewinnung ist zu gewaltig, um im Energiemix der Zukunft darauf zu verzichten.

Weitere Informationen:

European Deep Geothermal Energy Programme

Hintergrund: Geothermieprojekte in Deutschland (pdf Dokument)

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog.

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Über den Autor

Der Energiejournalist Jan Oliver Löfken schreibt unter anderem für Technologie Review, Wissenschaft aktuell, Tagesspiegel, Berliner Zeitung und das P.M. Magazin. Derzeit diskutiert er im DLR-Energieblog aktuelle Themen rund um die Energiewende. zur Autorenseite