Wärmeversorgung durch Tiefengeothermie
Dieses Potenzial birgt unsere Erde
Unter der Erde schlummert ein bislang noch unzureichend genutztes Potenzial, das zur nachhaltigen Energieversorgung herangezogen werden kann: die Erdwärme. In mehreren Metern bis Kilometern Tiefe steckt eine Menge an Wärme, die unerschöpflich ist. Zum Verständnis: Unsere Erde gleicht im Grunde einem riesigen Glutball, in dessen Kern über mehrere Tausend Grad herrschen. Ein Teil der Erdwärme entsteht durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente, die sich im Erdmantel und in der Erdkruste befinden. Die innere Hitze gibt die Erde kontinuierlich ins Weltall ab. Forscher:innen schätzen, dass dieser terrestrische Wärmestrom für mehrere Milliarden Jahre vorhanden ist und nie vollständig aufgebraucht wird – auf lange Sicht sprechen wir hier also von einer nachhaltigen erneuerbaren Energiequelle, die wir uns zunutze machen können, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Dafür bedarf es bestimmter Verfahren, die die Nutzung der Erdwärme in den Tiefen überhaupt möglich machen.
Die tiefengeothermische Wärmeerzeugung ist eine nennenswerte Methode, bei der die Wärme aus der Erde zum Beispiel in Fernwärme umgewandelt und über das Wärmenetz ganzen Stadtgebieten zur Verfügung gestellt wird.
Wärmepumpen
Moderne Wärmepumpen machen unter anderem von durch Geothermie gewonnener Wärme Gebrauch. Im Bereich der Tiefengeothermie handelt es sich dabei um Anlagen im industriellen Maßstab, mithilfe derer das Temperaturniveau des Thermalwassers angehoben wird.
So funktioniert Tiefengeothermie
Was ist tiefe Geothermie?
Um verstehen zu können, was hinter der Tiefengeothermie steckt, ist zunächst eine Erklärung zur Geothermie notwendig. Der Begriff setzt sich aus den griechischen Worten „ge“ für „Erde“ und „thermós“ für „warm und heiß“ zusammen und bezeichnet frei übersetzt die Erdwärme. Konkret gemeint ist also die sogenannte thermische Energie, die unterhalb unserer Erdoberfläche gespeichert und in bestimmten Zonen als Dampf- oder Heißwasser auffindbar ist. Sie existiert seit der Entstehung unseres Planeten und besteht aus einem permanenten Wärmestrom, der vom Erdkern über den Erdmantel verläuft und an der Erdoberfläche Energie abgibt.
Grundsätzlich wird die Geothermie in oberflächennahe und tiefe Geothermie unterteilt. Sie stellt eine nachhaltige Alternative zur Nutzung von fossilen Energieträgern wie Heizöl oder Erdgas dar.
Generell wird zwischen hydrothermaler und petrothermaler Tiefengeothermie unterschieden. Die Stadtwerke Düsseldorf verfolgen den hydrothermalen Ansatz.
Die durch die genannten Verfahren gewonnene Erdwärme aus geothermischen Ressourcen kann für die Wärmeversorgung und – abhängig vom Temperaturniveau – ggf. auch zur Stromversorgung genutzt werden. In Düsseldorf möchten wir die gewonnene Wärme für die Dekarbonisierung unserer Fernwärme nutzen.
Vorteile und Risiken der Tiefengeothermie
Die Wärmeversorgung durch die Verwendung erneuerbarer Energien wie der Tiefengeothermie bringt viele Vorteile für Haushalte, Gewerbe und Industrie mit sich. Doch auch gewisse Nachteile bzw. Risiken gehen mit der ressourcensparenden Wärmebereitstellung einher. Wie diese einzuordnen sind, zeigt unser Überblick:
| Wärme aus Tiefengeothermie ist eine umwelt- und klimafreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern. Treibhausgasemissionen werden in hohem Maße vermieden. | |
|---|---|
| Nachteile | Die Anfangsinvestitionen zur Nutzung von Tiefengeothermie sind hoch. |
| Tiefengeothermie ist von Wettereinflüssen unabhängig. Sie kann ganzjährig und rund um die Uhr genutzt werden. | |
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| Nachteile | Durch geothermische Tätigkeiten kann es zu kleinen Erdbeben kommen. Die Bewegungen im Erdreich liegen in der Regel jedoch unterhalb der Wahrnehmungsschwelle und stellen keine Gefahr für Menschen, Gebäude und Infrastruktur dar. Im Vorfeld und beim Betrieb von Geothermieprojekten findet eine kontinuierliche Überwachung statt, um anormale oder zunehmende Aktivitäten frühzeitig zu identifizieren, zu analysieren und auf sie reagieren zu können. |
| Geothermieanlagen benötigen nur wenig Fläche und stellen in beengten Stadtverhältnissen (wie in Düsseldorf) keine hohe Nutzungskonkurrenz dar. | |
|---|---|
| Nachteile | |
| Die Wärme wird regional gewonnen – das macht die Energieversorgung unabhängiger von Importen und Preisschwankungen. | |
|---|---|
| Nachteile | |
Tiefengeothermie – die Zukunft der Wärmeversorgung in Düsseldorf?
Zu den Klimazielen der Landeshauptstadt Düsseldorf gehört die Klimaneutralität bis 2035. Der Ausbau der Fernwärme unter der Einbindung erneuerbarer, dezentraler Energien steht dabei im Fokus. Durch die ganzjährige Verfügbarkeit, die Unabhängigkeit von Importen und den geringen Platzbedarf der Anlagen ist Wärme aus Tiefengeothermie ein Potenzial für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung der Landeshauptstadt Düsseldorf.
Mit der Teilnahme am Förderprojekt „Wärme aus Tiefengeothermie für NRW“ starteten die Stadtwerke Düsseldorf als Grundversorger der Landeshauptstadt im Jahr 2022 die Erkundung und Aufsuchung geothermischer Quellen im Stadtgebiet. Dabei kommen unterschiedliche Erkundungsmethoden zum Einsatz, um eine erste Bewertung zu erhalten. Die Explorationsphase ist seither in vollem Gange. So konnten durch gravimetrische Messungen und weitere Untersuchungen (z. B. eine 2D-Seismik, durchgeführt durch den Geologischen Dienst NRW ) erste Erkenntnisse gewonnen werden. Die Stadtwerke Düsseldorf beabsichtigen die gewonnenen Daten dann zur weiteren Projektplanung zu nutzen.