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Geothermie: Unter unseren Füßen brodelt ein heißer Schatz

Der aktuelle Winter zeigt, dass Deutschland noch immer von fossiler Energie abhängig ist. Dabei ließe sich Erdwärme als klimafreundliche Alternative erschließen. Es braucht bloß noch einige technische Ideen und viel Geld vom Staat.
Ein Mitarbeiter der Deutsche Erdwärme GmbH steht am Bohrturm in Graben-Neudorf
In Graben-Neudorf vermutet die Deutsche ErdWärme GmbH heißes Thermalwasser. Die Bohrarbeiten sind fast abgeschlossen.

Ron Zippelius steht auf einem geschotterten Weg vor einem Bauzaun. Dahinter erhebt sich ein Bohrturm, 38 Meter hoch und fähig, bis zu 5000 Meter in die Erde zu bohren. In der Tiefe verbirgt sich ein Sandstein, in dem die Deutsche ErdWärme GmbH heißes Thermalwasser vermutet. Die Bohrarbeiten sind fast abgeschlossen und die Vorstudien lassen auf ein erfolgreiches Ergebnis hoffen. Dennoch besteht das Risiko, dass die Bohrung trocken bleibt oder nicht genügend Thermalwasser gefunden wird. »Es ist schon ein Moment der Wahrheit«, gesteht Zippelius. »Es kribbelt trotzdem, ja. Auf jeden Fall.«

Die Befürworter der Erdwärme betonen gerne die physikalischen Fakten: In der Mitte unseres Planeten liegt ein Kern aus bis zu 6000 Grad Celsius heißem Metall, darüber der Mantel. Ganz außen folgt die Kruste, im Vergleich dünn wie eine Eierschale und wenige Kilometer unter der Oberfläche noch mehr als 100 Grad Celsius warm. Wasser, das im Porenraum des Gesteins eingeschlossen ist, wird also wie in einem Kochtopf aufgeheizt. Die in diesem tiefen Thermalwasser gespeicherte Wärmeenergie reicht aus, um über bestehende Fernwärmenetze verteilt zu werden. Fast ein Sechstel der deutschen Haushalte werden bereits mit Fernwärme versorgt, die in vielen Fällen jedoch aus fossilen Kraft- oder Heizwerken stammt. Thermalwasser dagegen wäre nicht nur eine lokale, sondern auch eine klimafreundliche Energiequelle – von der nachweislich genug da ist, um uns alle in unserem jetzigen Lebensstandard zu versorgen.

Wenn die Sanierung stockt und Wärmepumpen nicht reichen

Für Besitzer gut gedämmter Eigenheime sind Wärmepumpen bestens zum Heizen geeignet: Sie nutzen Energie aus der Umwelt, häufig aus der Luft. Genauso ist es möglich, 50 bis 200 Meter tief zu bohren und dem Untergrund Energie zu entziehen, obwohl der Boden meist kaum wärmer ist als das Grundwasser. Die Wärmepumpe überträgt diese Energie auf den Heizkreislauf und im Haus wird es warm. Diese oberflächennahe Geothermie versorgt bereits mehr als 400 000 Gebäude in Deutschland, gerät aber ausgerechnet dort an ihre Grenzen, wo der Wärmebedarf am größten ist: in dicht bebauten Städten. Denn für unsanierte Altbauten reichen die niedrigen Vorlauftemperaturen meist nicht. Doch auch sie brauchen bereits jetzt eine saubere Energiequelle. Und es gibt sie: Geothermie.

Das Umweltbundesamt ermittelte 2018 in einer Studie, dass 25 Prozent des deutschen Wärmebedarfs wirtschaftlich und ökologisch mit Tiefenbohrungen gedeckt werden könnten. Doch auch im Jahr 2022 gibt es nur 42 aktive Anlagen. Vier weitere werden gebaut. Sie produzieren zusammen so viel Strom wie ein großer Windpark – und versorgen rechnerisch gerade mal eine Stadt wie Saarbrücken mit Wärme. Tendenz: nur langsam steigend.

Laut Hubert Aiwanger gibt es eine Ausnahme. Bayern gehe viel schneller voran als der Rest des Landes: »Wir haben das süddeutsche Molassebecken, wo einfach die größten Wärmevorräte sind«, sagte der bayrische Staatsminister für Wirtschaft auf einer Konferenz im September 2022. Während der Freistaat beim Ausbau der Windkraft anderen Bundesländern deutlich hinterherhinke, spiele er bei der tiefen Erdwärme ganz vorne mit. Tatsächlich werden mehr als 90 Prozent der Tiefenerdwärme in Deutschland im Südosten gefördert.

»Das Problem in der Vergangenheit war ja, dass schlichtweg das Gas aus Russland günstiger war als die eigene Bohrung, die vielleicht noch schiefgeht und Millionenkosten verursacht«Hubert Aiwanger, bayrischer Staatsminister für Wirtschaft

Die Vorreiterrolle der bayrischen Gemeinden hat vor allem geologische Gründe. Unter dem Alpenvorland liegt in einer Tiefe von zwei bis vier Kilometern ein mächtiger Kalkstein, der von Spalten und Rissen durchzogen ist. Es sind Karsthohlräume – und die führen viel Thermalwasser und lassen sich mittels geophysikalischer Methoden von der Erdoberfläche aufspüren. Das Risiko, dass eine Bohrung trocken bleibt, ist gering. Eine Ausnahmesituation. Als Beispiel für ganz Deutschland taugt Bayern also nicht.

Doch selbst im Freistaat liegt der Anteil der genutzten Wärmeenergie aus der Tiefe im Bereich weniger Promille, muss der Minister zugeben: »Das Problem in der Vergangenheit war ja, dass schlichtweg das Gas aus Russland günstiger war als die eigene Bohrung, die vielleicht noch schiefgeht und Millionenkosten verursacht«, sagt Aiwanger. »Dann braucht man noch ein großes Wärmenetz und die Einsicht des Kunden, sich an dieses Netz anzuschließen.« Bei funktionierenden Gas- und Ölheizungen und niedrigen Preisen gab es bislang kaum wirtschaftliche Anreize, sich an Fernwärmenetze anschließen zu lassen.

Am Oberrhein: Sorge vor Erdbeben im Südwesten

250 Kilometer westlich von München, in Graben-Neudorf bei Karlsruhe, blickt Ron Zippelius auf den weitgehend automatischen Bohrturm. Der könne zehn Meter pro Stunde schaffen. Gerade zieht ein Roboterarm allerdings die zehn Meter langen Rohrpartien aus dickem Stahl aus der Erde, denn abschnittsweise muss das Rohr mit Beton gesichert werden. Deshalb braucht jede Bohrung einige Monate, bis sie ihr Ziel erreicht.

Der Oberrhein zwischen Frankfurt am Main und Freiburg ist neben dem bayrischen Alpenvorland die zweite Region Deutschlands mit besonders viel Hitze in der Tiefe. Hier ist es eine tektonische Grabenstruktur, die dafür verantwortlich ist: Vor Jahrmillionen hat sich die fragile Erdkruste geweitet und wurde dabei etwas dünner. Dadurch bildete sich eine thermische Anomalie – es ist also genügend nutzbare Wärme in der Tiefe vorhanden. Doch der Rheingraben ist noch etwas anderes: Er ist Erdbebengebiet.

»Eine Messstelle ist sehr nah an uns dran«, sagt Ron Zippelius und deutet die Straße entlang. »In dem Parkhaus dort hinten steht ein Seismometer wie auch noch an drei weiteren Standorten in der Umgebung.« Das Messnetzwerk soll die Geschwindigkeit messen, mit dem der Boden schwingt, sollte es einmal beben.

Nicht immer waren Geothermiebohrungen derart gut überwacht. 2007 bebte in Landau, nur wenige Kilometer weiter westlich, nach einer Erdwärmebohrung zweimal die Erde. Die Magnitude der Beben war gering: 2,7 und 2,4. Solche Erdbeben liegen knapp über der Wahrnehmungsschwelle des Menschen. Vereinzelt beginnen Gläser im Schrank zu klirren, Lampen an der Decke schwingen leicht.

»Wir kennen keinen Menschen, der durch die Geothermie zu Tode kam. Wir haben aber in der Europäischen Union 300 000 Menschen, die jährlich auf Grund von Luftverschmutzung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe frühzeitig sterben«Sabine Hübner, Klimabündnis Karlsruhe

Doch seither haben sich mehrere Bürgerinitiativen im Oberrheintal gebildet. Die Menschen sind besorgt, dass bei einem Erdbeben Risse ihre Häuser verunstalten. »Das Problem ist, dass wir hier Häuser gekauft haben«, sagt Anja Göttsche aus Graben-Neudorf. »Ich bin selbstständig, dieses Haus ist meine Rente.«

Klimaschützer halten dagegen: »Wir kennen keinen Menschen, der durch die Geothermie zu Tode kam«, sagt Sabine Hübner vom Klimabündnis Karlsruhe. »Wir haben aber in der Europäischen Union 300 000 Menschen, die jährlich auf Grund von Luftverschmutzung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe frühzeitig sterben.«

Geothermie steht im Koalitionsvertrag

Die Tiefengeothermie ist aus Sicht der Unternehmen bereit für eine breite Anwendung und einen schnellen Ausbau – und sie erhält Rückendeckung aus der Politik. Die Ampel-Regierung nahm das Thema in den Koalitionsvertrag auf. Im November 2022 legte das Ministerium für Wirtschaft und Klimaschutz von Robert Habeck ein Eckpunktepapier für eine Erdwärmewende vor. Das darin formulierte Ziel lautet: Bis 2030 sollen 100 Projekte verwirklicht werden, mehr als doppelt so viele wie in den letzten drei Jahrzehnten.

Dazu kommt politische Unterstützung für die Infrastruktur: Die »Bundesförderung effiziente Wärmenetze«, noch von der Vorgängerregierung gestartet, trat im Sommer 2022 in Kraft. Damit zahlt der Bund in den nächsten vier Jahren bis zu drei Milliarden Euro für den Ausbau von Fernwärmenetzen.

Diese Mittel sind auch für Norddeutschland interessant, die dritte heiße Region. Hier spielt Geothermie allerdings bislang keine Rolle – abgesehen von wenigen Anlagen, die noch aus der Zeit der DDR stammen. Der Grund ist die Beschaffenheit des Gesteins. Denn in zwei bis drei Kilometern steigt das Risiko enorm, dass etwas schiefläuft. Die Gesteinslast drückt hier seit Jahrmillionen in die Tiefe, die heißen Schichten konzentrieren sich auf dünne Sandsteinlagen, die zudem nicht überall verbreitet sind. »Man kann sich das vorstellen wie einen Schwamm«, sagt Inga Moeck. »Wenn ich den Schwamm zusammendrücke, sind alle Poren geschlossen.« Sie leitet am Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik in Hannover das geothermische Informationssystem Deutschland. Darin sind Daten von mehr als 30 000 Bohrungen verzeichnet. Die meisten stammen aus der Öl- und Gasförderung, einige von Thermal- oder Mineralwasserbohrungen. Eine geothermische Schatzkarte, die lokale Energieversorger nicht unbedingt lesen können.

Eine tiefe Erdwärmebohrung kostet zwischen 20 und 30 Millionen Euro – bei einem Fehlschlag ist das für kommunale Unternehmen ein kaum zu schulterndes Risiko. Auch eine geplante Fündigkeitsversicherung des Staats löst das Problem nicht ganz. »Der Bund hat nicht unendlich viel Geld, sondern eben begrenzte Mittel«, sagt die Geologin Moeck. »Da muss ich mich fragen, mit welchen Geldmitteln ich möglichst viele Kommunen erreiche.«

Die Lösung: Vielleicht muss gar nicht so tief gebohrt werden. Vielleicht reichen schon 1000 bis 1500 Meter. Eine neue Generation von Hochtemperatur-Wärmepumpen ist seit wenigen Jahren auf dem Markt, mit denen es möglich ist, auch nur 50 bis 60 Grad Celsius warmes Wasser aus dem Untergrund zu nutzen, um die Temperatur in einem Fernwärmenetz auf 80 Grad zu heben.

In Schwerin-Lankow wurde genau das getan: Seit 2018 wurde bloß noch 1200 Meter tief gebohrt – gerade mal ein Drittel so tief wie bei Geothermieanlagen im Süden Deutschlands. Das Thermalwasser ist zwar nur 50 Grad Celsius warm, dank der neuartigen Großwärmepumpe deckt die Landeshauptstadt Mecklenburg-Vorpommerns nun aber auf einen Schlag ein Sechstel ihres Wärmebedarfs aus Erdwärme. Das bestehende Fernwärmenetz kann direkt genutzt werden. »Die mitteltiefe Geothermie ist planbar, weil ich ein geringeres Erschließungsrisiko habe«, sagt Inga Moeck. »Wenn die Wärmepumpe dann auch noch durch Windstrom oder mit Biogas betrieben wird, weil es eine Gasmotorenwärmepumpe ist, dann bin ich völlig erneuerbar im Wärmesektor.«

Ausbauziel ist ehrgeizig und doch ungenügend

Kaum einer der Akteure glaubt momentan, dass es noch ein Zurück gibt: Die interessierten Wärmekunden, die im Kreis Karlsruhe Interesse an der Heizenergie aus dem Boden erkundet haben, wollen dabeibleiben, selbst wenn die Preise für Heizöl und Erdgas wieder sinken sollten – denn die Frage ist, wann sie wieder in die Höhe schnellen: »Für die ist nicht der Preis das Ausschlaggebende, sondern sie wollen jetzt mal wieder Ruhe haben«, sagt Birge Schwegle, die Geschäftsführerin der Umwelt- und Energieagentur im Kreis Karlsruhe.

Die Gegner der Geothermie im Südwesten wünschen sich mehr Offenheit. Die Unternehmen vor Ort geben vor, das längst begriffen zu haben – Informationsveranstaltungen, aber auch Besuche für alle interessierten Bürger auf der Baustelle gehören ins Programm. Sabine Hübner vom Klimabündnis Karlsruhe hält es allerdings für aussichtslos, alle zu überzeugen: »Die einen wollen die Windkraftanlage nicht, die anderen wollen den Strom, aber die Stromtrasse nicht«, sagt sie. »Diese vielen Bürgerinitiativen, die gegen etwas sind, was vor ihrer Haustür geschieht, halten uns auf, die Energie- und Wärmewende voranzutreiben.«

Das Ausbauziel der Bundesregierung ist ehrgeizig, obwohl das Tempo noch immer nicht ausreicht. Auch die anvisierten zehn Terawattstunden bis 2030 wären kaum mehr als ein Prozent des heutigen Wärmebedarfs. Doch gerade den Städten, deren Fernwärmenetze schon bestehen, können die neuen Tiefenbohrungen helfen, eine Lücke bei klimafreundlichen Wärmequellen zu schließen, und Kohlekraftwerke oder Raffinerien, deren Abwärme derzeit als klimaneutrale Heizwärme genutzt wird, erfordern bald umweltfreundlichen Ersatz.

»Wie sieht denn 2050 die Energiewelt aus, wenn wir keinen fossilen Brennstoff mehr haben?«, fragt der Wirtschaftsprüfer Benjamin Richter, der Kommunen und deren Stadtwerke zur Wärmewende berät. Da bliebe nicht mehr viel übrig: Man könnte Siedlungsabfälle verbrennen oder die Abwärme aus Fabriken nutzen, die heute in die Umgebung abgegeben wird. »Aber dann wird es schon eng«, sagt Richter. Da bleibe neben dem Heizen mit Strom über Wärmepumpen nur noch die Tiefengeothermie.

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