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Geothermie – Schlüsseltechnologie für die Wärmewende

04. August 2021

Klimaneutralität bis 2045 – die Energiewende in Deutschland hin zu einer CO2-neutralen Zukunft erfordert in vielen Bereichen ein konsequentes Neudenken. Rund die Hälfte des nationalen Energieverbrauchs entfällt heute auf den Wärme- und Kältemarkt. Eine erfolgreiche Wärmewende ist somit maßgeblich für das Erreichen der Emissionsziele. Hierbei kommt der Geothermie als erprobter Schlüsseltechnologie mit hohem Wachstumspotenzial eine zentrale Rolle zu. Um das Potenzial im wesentlich größeren Maßstab als bisher auszuschöpfen, müssen zukünftig deutlich mehr großflächige Wärme-Infrastrukturen etabliert und ganzheitliche Wärmekonzepte realisiert werden.

Oberflächennahe Geothermie und Tiefengeothermie – nachhaltige Technologien für die Zukunft

Bei der Gewinnung von Erdwärme lassen sich grundsätzlich zwei geothermische Technologien unterscheiden:

  • Mit der oberflächennahen Geothermie wird Erdwärme aus dem Grundwasser, dem Erdreich und Gesteinsschichten bis zu einer Bohrtiefe von 400 Metern gewonnen. Angeschlossen an Wärmepumpen zur Regulierung des Nutztemperaturniveaus ermöglicht sie die Versorgung von Wohngebäuden, Gewerbebauten, Infrastruktureinrichtungen und Quartieren. Heizen und Kühlen mit Erdwärme ist fast ohne Einschränkungen möglich. Bis auf wenige, standortbedingte Ausnahmen lassen sich oberflächennahe Geothermie-Projekte in ganz Deutschland realisieren.
     
  • Im Unterschied zur oberflächennahen Geothermie werden bei der Tiefengeothermie Lagerstätten von 400 Metern bis zu mehreren Kilometern unter der Erdoberfläche erschlossen. Mit der geothermischen Energie aus den tieferen Erdschichten lassen sich leistungsfähigere Anlagen betreiben, die Nah- und Fernwärmenetze ganzer Stadtviertel und mittelgroßer Städte mit Heizwärme versorgen können. Für die direkte Nutzung von Tiefengeothermie sind in Deutschland allerdings nur bestimmte Regionen geeignet, etwa der Oberrheingraben, das Molassebecken oder das Norddeutsche Becken.


Heizen und Kühlen mit Erdwärme: Die Vorteile der vielseitigen geothermischen Energie nutzen

Als unerschöpfliche und wetterunabhängige Energiequelle vor Ort bietet die Geothermie gegenüber anderen Energieträgern zahlreiche praktische Vorteile:

  • Immer und fast überall verfügbar: In der Praxis bewährte Technologien ermöglichen die Nutzung von Erdwärme an nahezu jedem Standort.
  • Sicher und ökologisch: Die Energiegewinnung erfolgt ohne Verbrennungsprozess, sodass bei ihrer Produktion kein CO2 emittiert wird.
  • Langfristige Planbarkeit der Energiekosten: Erdwärme liefert zuverlässig Energie zu stabilen Preisen. Preisschwankungen wie bei anderen Energieträgern gehören damit der Vergangenheit an.
  • Hocheffizientes Heizen und Kühlen: Mit jeder Kilowattstunde erneuerbarem Strom für den Betrieb von Wärmepumpen lassen sich bis zu 5 Kilowattstunden Wärme gewinnen. Hinzu kommt eine passive Kühlung ohne den energieintensiven Einsatz von Kompressoren.


Marktpotenzial der Geothermie bislang nicht ausgeschöpft

Wie ein Blick auf die erzeugte Wärmeleistung in Deutschland zeigt, steht insbesondere die Tiefengeothermie noch am Anfang. Nach Angaben des Bundesverbandes Geothermie (BVEG) stellten 2020 insgesamt 37 Anlagen rund 350 Megawatt installierte Wärme- und 50 Megawatt elektrische Leistung bereit. Demgegenüber stehen in der oberflächennahen Geothermie rund 440.000 Anlagen (meist Erdwärmesonden oder -kollektoren in Verbindung mit Wärmepumpen) mit einer installierten Leistung von etwa 4.400 Megawatt.

Perspektivisch rechnen verschiedene Studien mit einem weiteren Wachstum, mahnen aber gleichzeitig beschleunigte Ausbaupfade an. So müsste etwa bei der oberflächennahen Geothermie laut Agora Energiewende die Anzahl der Wärmepumpen bis 2030 gegenüber heute mehr als verzehnfacht werden, um eine Treibhausgasreduktion von 55 Prozent gegenüber 1990 zu erreichen.

Realisierung von Geothermie-Projekten: Gegenwärtige Marktstrukturen bremsen schnellere Ausbaupfade aus

Für einen signifikanten Beitrag zum Erreichen der Klimaziele muss sich vor allem der geothermische Markt strukturell und vertrieblich neu aufstellen. Ob teure Einzelinstallationen, eine Vielzahl von Lieferanten oder lokal begrenzte Marktansätze: Häufig prägen kleine, wenig integrierte Akteure und zersplitterte Wertschöpfungsketten das Geschehen. Hinzu kommt: Vielen potenziellen Kunden – seien es Energieversorger, die Wohnungswirtschaft oder Unternehmen – fehlt das Wissen über die Möglichkeiten der Geothermie. Gefragt sind daher innovative Ansätze, die neue Marktzugänge eröffnen und Raum für ganzheitliche Geothermie-Projekte in einem größeren Maßstab schaffen.

Marktpotenziale erschließen – ENGIE Gruppe entwickelt passende Geothermie-Lösungen

Als Weltmarktführer bei der Planung, Realisierung und dem Betrieb von Geothermie-Projekten erschließt ENGIE gezielt Marktpotenziale zur Schaffung neuer, grüner Infrastrukturen. Gemeinsam mit Stadtwerken, Kommunen, der privaten Gebäudewirtschaft sowie Gewerbe- und Industriekunden entwickelt die ENGIE Gruppe in Deutschland leistungsstarke und maßgeschneiderte Geothermie-Lösungen für Gebäude, Quartiere, grüne Nah- und Fernwärmenetze sowie für große industrielle und gewerbliche Gebäudekomplexe.

Von der Grundlagenermittlung und Vorplanung über die Bohrungen bis hin zur Installation der Wärme- und Kältetechnik sowie der Sicherstellung des reibungslosen Betriebs bietet die ENGIE Gruppe in Deutschland alle Services aus einer Hand, um die Anforderungen in jeder Leistungsphase bestmöglich umzusetzen.

Größte Energiepfahlanlage Deutschlands versorgt Büros von 1.500 Mitarbeitern

Als eines der modernsten Gebäude Hamburgs setzt die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt im Stadtteil Wilhelmsburg nicht nur optisch Maßstäbe. Mit seinen 1.600 Gründungspfählen, von denen rund 950 mit Erdwärmesonden ausgestattet sind, gilt es als größte Energiepfahlanlage Deutschlands. Bei einer Heizleistung von 650 Kilowatt und einer Kühlleistung von 440 Kilowatt sorgt die angezapfte Erdwärme dafür, dass die Büros von 1.500 Mitarbeitern jederzeit angenehm temperiert sind.

Storengy: Erdwärme-Pionier bündelt Geothermie-Aktivitäten von ENGIE in Deutschland

Ob schlüsselfertige Geothermie-Lösungen für Wohn- und Büroprojekte sowie Quartiere oder nachhaltige Infrastruktur- und Netzlösungen – die Geothermie-Aktivitäten von ENGIE in Deutschland werden von Storengy, einem Tochterunternehmen der ENGIE Gruppe, gebündelt und strukturiert ausgebaut. Mit seiner langjährigen Expertise und seinen weltweiten Aktivitäten gilt Storengy als Vorreiter in der Entwicklung von Erdwärmelösungen für die Wärme-, Kälte und Stromproduktion und kooperiert mit weiteren Tochtergesellschaften der ENGIE Gruppe und ihren Partnern, um den Projekterfolg sicherzustellen.

Lange-Uhren Glashütte: Erdwärme für weltweit bekannte Uhrenmanufaktur

Bereits seit 1845 werden in der Manufaktur A. Lange & Söhne im sächsischen Glashütte hochwertige Uhren hergestellt, die zu den gefragtesten Luxusuhren weltweit zählen. Seit 2015 versorgt eine Erdwärmeanlage für Heizung, Kühlung und Warmwasser mit 55 Erdwärmesonden und zwei Wärmepumpen einen 11.000 Quadratmeter großen Neubau für Produktion und Verwaltung. Die Anlage liefert über 400 Kilowatt an Heiz- und mehr als 300 Kilowatt an Kühlleistung.

Gebäudescharf: targeo zeigt Stadtwerken konkrete Handlungsoptionen für grüne Wärme auf

Als digitales Expertenbüro und Softwarelösung unterstützt targeo Energieversorger und Stadtwerke bei der Erschließung wirtschaftlich geeigneter Potenziale für Erdwärmepumpen in ihrer Region. Die Grundlage liefert ein 3D-Mapping des Status quo der lokalen Wärmeversorgung hinsichtlich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen.

Das 3D-Mapping von targeo bildet das Geothermie-Potenzial in einer Region gebäudescharf ab.

Darauf aufbauend zeigt targeo Handlungsmöglichkeiten für eine zukünftige Wärmeversorgung auf der Basis von Erdwärmepumpen auf. Über eine solche gebäudescharfe Bestimmung des Geothermie-Potenzials können Stadtwerke zum Beispiel gezielt Kunden in Quartieren und Neubaugebieten ansprechen und zusammenfassen. Statt teurer Einzellösungen lassen sich auf dieser Grundlage größere und kosteneffizientere Geothermie-Projekte planen und realisieren und Kunden langfristig binden.

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Unser Experte

Rüdiger Grimm
Rüdiger Grimm ist Geschäftsführer des im Januar 2007 gegründeten Geothermie-Planungsunternehmens geoENERGIE Konzept GmbH, das seit 2020 Teil von ENGIE ist. geoENERGIE Konzept hat bisher über 2.000 Geothermie-Projekte in ganz Deutschland und Europa realisiert - darunter einige der größten Erdwärme-Anlagen in Deutschland. Rüdiger Grimm ist Boardmitglied des Europäischen Geothermieverbands (EGEC) und arbeitet im Bundesverband Geothermie (BVG) sowie im Bundesverband Wärmepumpe (BWP) aktiv an der Gestaltung des Marktumfeldes mit. Seit über 10 Jahren ist er auch als Gastdozent an der TU Bergakademie Freiberg und der Bauhaus Universität Weimar tätig.

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