Tiefe Geothermie

Die Forschung im Bereich der tiefen Geothermie beschäftigt sich hauptsächlich mit offenen Systemen – im Gegensatz zur sogenannten oberflächennahen Geothermie, die Wärmesonden mit geschlossenem Kreislauf und geringer Bohrtiefe umfasst. Bei offenen Systemen wird heißes Wasser direkt aus dem tiefen Untergrund gefördert und für die Wärmegewinnung oder Stromerzeugung genutzt. Im Februar 2017 waren nach Statistiken des Bundesverbands Geothermie (BVG) in Deutschland 33 regionale geothermische Heizwerke in Betrieb, Anzahl steigend. Zudem waren demnach acht Geothermie-Kraftwerke in Deutschland am Netz, die Strom produzieren.

Förderschwerpunkte und wissenschaftliche Fortschritte

Die benötigte Technik sowie Verfahren für den Betrieb einer Geothermie-Anlage mit offenem Wasserkreislauf wurden zunächst aus der Ölindustrie adaptiert und eingesetzt. Wissenschaftler- und Ingenieursteams an deutschen Hochschulen, Forschungsinstitutionen und in der Industrie haben diese innerhalb der vergangenen Jahre kontinuierlich an die Erfordernisse der Geothermie angepasst. Insbesondere im Bereich Anlagentechnik konnten sie bereits entscheidende technologische Fortschritte erzielen. Hervorheben lassen sich unter anderem Tiefenpumpen mit hoher Förderleistung. Auch konnten die Forschenden das Reservoir-, Prozess- und Risikomanagement deutlich verbessern. Die letzten 20 Jahre Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet haben dazu beigetragen, dass der deutsche Maschinen- und Anlagenbau im Bereich Geothermie technologisch weltweit führend ist. Daraus ergibt sich ein hohes Exportpotenzial, sowohl im Bereich der Wärmegewinnung als auch im Bereich der Stromproduktion.

Aktuelle Projekte beziehen sich auf alle Stufen des Baus einer Geothermie-Anlage: von der Exploration der Lagerstätte, über die Bohrung bis zum Bau beziehungsweise dem anschließendem Betrieb der eigentlichen Anlagen. Gemeinsames Ziel aller geförderten Forschungsprojekte ist es, die Kosten der Geothermie mit Hilfe innovativer Ansätze in allen Teilen der Wertschöpfungskette weiter zu senken und damit die Geothermie als eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Alternative zur Wärmegewinnung in Deutschland zu nutzen. Innerhalb des Forschungsprojekts Horstberg untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler etwa, inwiefern ein künstlich geschaffener Riss im Untergrund als Wärmetauscher genutzt werden kann. Kaltes Wasser soll hier in den Untergrund geleitet, dort aufgewärmt und im Anschluss zum Heizen entnommen werden. Eine wichtige Fragestellung hierbei ist, ob das System thermisch nachhaltig ist bzw. mit welcher Förderrate und mit welchem Druck es nachhaltig gestaltet werden kann. Es soll eine möglichst langfristige Wärmegewinnung gewährleistet werden.

Ein relativ neuer Forschungsansatz besteht darin, geothermische Lagerstätten vermehrt als Wärmespeicher einzusetzen, um Schwankungen in Wärmenetzen auszugleichen und somit den Wandel des Energiesystems zu unterstützen. Speicher im Erdboden – sowohl geschlossene als auch offene Systeme – könnten sowohl langfristig saisonal, als auch situativ, also bei kurzzeitigen Energieüberschüssen, im Energiesystem eingesetzt werden.

Projektförderung

Im Schwerpunkt Geothermie hat das BMWi im Jahr 2017 80 laufende Vorhaben mit rund 16,49 Millionen Euro gefördert. 2017 hat das Ministerium zudem 17 Forschungsprojekte mit einem Fördermittelansatz von rund 8 Millionen Euro neu bewilligt (vgl. Abb.).