Tief in der Erde schlummert ein unerschöpfliches Wärmereservoir. Doch bisher deckt tiefe Geothermie nur einen Bruchteil des deutschen Wärmebedarfs. Das liegt vor allem daran, dass es kaum heiße Quellen gibt. Eine neue Technologie der kanadischen Firma Eavor soll die Wärme des Erdkerns jetzt praktisch überall nutzbar machen. Schauplatz der möglichen Revolution ist das Hofgut Breitenbach, zwei Kilometer westlich von Geretsried in einem unscheinbaren Wäldchen gelegen. Neben dem Hof: Betonplatten, Stahlcontainer, Baugerät. Was über der Erde wie eine x-beliebige Baustelle wirkt, soll in 4500 Metern Tiefe das Energieproblem Europas lösen. Das Konzept ist so vielversprechend, dass Kanzler Olaf Scholz sich auf den Weg in den Landkreis Bad Tölz-Wolfratshausen macht. Gemeinsam mit Markus Söder will er sich die Technik erklären lassen.
Was ist Geothermie?
Geothermie ist die Nutzung der Erdwärme. Das Prinzip ist meist das gleiche: Flüssigkeit zirkuliert durch eine Leitung in der Erde, erwärmt sich dort und gibt die Energie an der Oberfläche an einen Wärmetauscher ab. Das funktioniert im kleinen Maßstab in einem Haus, im großen über ein Geothermie-Werk, das die Energie in ein Wärmenetz einspeist. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen der oberflächennahen und der tiefen Geothermie.
Weshalb nutzt man tiefe Geothermie?
Ganz einfach gesagt: Je tiefer man in die Erde gräbt, desto heißer wird es. Wegen der unvorstellbar großen Masse der Erde ist die Hitze eine nach menschlichen Maßstäben unerschöpfliche Wärmequelle. Bei München ist die Erde in 3000 Metern Tiefe bereits rund 90 Grad heiß. Hier sammelt sich Thermalwasser in einer porösen Kalksteinschicht, die Richtung Süden immer weiter abfällt. Die klassische Hydrogeothermie nutzt dieses Thermalwasser in einem offenen System. Das heiße Tiefenwasser wird an die Erdoberfläche gepumpt und gibt die Energie über einen Wärmetauscher ab. Anschließend wird das kalte Thermalwasser an anderer Stelle wieder in die Kalksteinschicht gepumpt, wo es sich wieder erhitzt. Die Energie im Wärmetauscher wird entweder in ein Fernwärmenetz eingespeist oder, wenn das Wasser heiß genug ist, in einer Dampfturbine sogar zur Stromerzeugung genutzt.
Was macht Eavor anders?
Eavor plant ein geschlossenes System. Denn nicht überall gibt es Thermalwasser. Im Grunde gibt es nur in Südbayern, im Oberrheingraben und in Teilen Norddeutschlands entsprechende Vorkommen. Und selbst wenn es Thermalwasser gibt, ist jede Bohrung ein finanzielles Risiko, weil der Fund nicht garantiert ist.
Eavor will die Geothermie mit ihrem „Loop“ vom Thermalwasser unabhängig machen – indem sie ihr eigenes Wasser mitbringt. „Unsere Bohrer arbeiten gerade bei einer Tiefe von rund 3000 Meter vertikal. Ziel ist eine Tiefe von rund 4500 Metern“, erklärt Daniel Mölk, Geschäftsführer des Projekts. Von dort aus werden zwei horizontale Bohrungen parallel in den Fels getrieben. Nach rund drei Kilometern treffen sich die Bohrköpfe mittels magnetischer Felder – es entsteht eine Schleife, englisch „Loop“.
Der Trick dahinter: „In unserem Loop zirkuliert das Wärmemedium in einem geschlossenen System. Dadurch brauchen wir kein Thermalwasser“, erklärt Daniel Mölk. „Die Flüssigkeit zirkuliert durch die Schleife, erwärmt sich in der Erde und gibt die Energie an der Oberfläche an einen Wärmetauscher ab. Danach geht das kalte Wasser wieder in die Schleife.
Insgesamt will Eavor vier solcher Loops legen, die über eine zentrale Steigleitung an die Oberfläche gepumpt werden. Die Grundidee gleicht einer gigantischen Wärmepumpe. Die große Neuerung findet vor allem in der Bohrtechnik statt: Die waagrechten Bohrungen gelten als Neuland.
Laut Eavor lässt sich mit dieser Methode „praktisch überall“ Energie fördern. Denn in entsprechender Tiefe ist die Erde immer heiß.
Ein weiterer Vorteil: „Wir können mit dem Loop ortsunabhängig Strom und Wärme erzeugen“, erklärt Daniel Mölk. Denn: „Sobald man tief genug bohrt, wird die Flüssigkeit heiß genug, um als Dampf die Turbine anzutreiben.“ Der Vorteil: „Die Anlage erzeugt regelbaren Strom und Wärme, kann also rund 30 000 Menschen in der Region beliefern, auch wenn Wind und Sonne gerade nicht zur Verfügung stehen.“
Lohnt sich das?
In Geretsried entsteht die erste kommerzielle Anlage dieser Art, weshalb die Kosten ein spannender Punkt sind. Denn tiefe Geothermie hat für die Wärmegewinnung bisher keinen leichten Stand. Für private Investoren sind die Renditen zu gering, die Anlagen werden auf Jahrzehnte abgeschrieben. Eigentlich perfekt für kommunale Betriebe, die eher Wert auf nachhaltig stabile Betriebskosten legen. Doch viele Kommunen haben weder die Bohrung noch das finanzielle Risiko eines Fehlschlags im Kreuz. Eine Bohrung kostet Millionen, es fehlt an staatlichen Sicherungsfonds, heißt es aus Branchenkreisen. Für private Investoren werden Projekte spannender, wenn sie nicht nur Wärme, sondern auch Strom erzeugen: Mölk: „Die Anlage kann Strom und Wärme erzeugen. Beides kann man saisonal steuern. Also im Winter mehr Wärme, im Sommer mehr Strom. Diese Flexibilität macht Eavor-Technologie deutlich attraktiver als andere Geothermie-Anlagen, die nur Wärme erzeugen können.“ Denn auch das Wärmenetz ist teuer und lohnt sich bisher oft nur in dicht besiedelten Gemeinden. In Geretsried gibt es zwar noch kein Wärmenetz, aber Interesse daran: „Wir haben deshalb eine kommunale Gesellschaft gegründet, mit der wir Erdwärme und Energie weiter in unsere Ortschaft hineintragen wollen“, sagte Bürgermeister Michael Müller im Juli. Außerdem ist die Anlage großzügig mit Investoren- und Fördergeldern ausgestattet, allein 91,6 Millionen Euro aus dem Europäischen Innovationsfonds, dazu Millionen Risikokapital.
Ist die Technologie erprobt?
„Wir betreiben erfolgreich zwei Testanlagen in Kanada und in den USA“, erklärt Mölk. Die größte Herausforderung ist die Versiegelung der Bohrschächte: „Die senkrechten Kanäle werden ganz normal verrohrt, bei den horizontalen Bohrungen ist das nicht der Fall.“ Bei Eavor setzt man deshalb auf eine hauseigene Versiegelungstechnik: „Damit werden die geringporösen Bohrlochwände mit einer speziellen Masse versiegelt und abgedichtet, sodass später die wärmetransportierende Flüssigkeit sicher im Wärmetauscher verbleibt.“ Das Konzept wurde in New Mexico erprobt: „Das Projekt hat gezeigt, dass Eavor bis in eine Tiefe von etwa 5500 Metern und bei Temperaturen um 250 Grad die präzise Bohrtechnologie sicher beherrscht.“
Wann ist das Projekt betriebsbereit?
Die Bohrarbeiten laufen seit Juni, der erste Loop soll im Juni 2024 fertig sein und von da an Strom liefern. Anschließend starten die Bohrungen für die restlichen drei Loops. Ob und wann die Wärme abgenommen wird, entscheidet sich daran, ob und wann in Geretsried ein Wärmenetz entsteht, über das die Haushalte angeschlossen werden.