Die Geothermie in Deutschland spielt eine zunehmend zentrale Rolle in der Energiewende und der angestrebten klimaneutralen Energieversorgung. Ein aktuelles Forschungsprojekt unter der Leitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) untersucht die temperaturebedingten Gesteinsveränderungen in geothermischen Reservoirs, um Risiken wie Erdbeben besser zu verstehen und die gesellschaftliche Akzeptanz für geothermische Projekte zu erhöhen. Das Projekt, das den Namen TRIGGER trägt, wurde am 1. April 2025 gestartet und erhält rund zwei Millionen Euro Fördermittel vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, wovon etwa eine Million Euro für die JGU-Gruppen vorgesehen ist. Die Beteiligten an der JGU umfassen Experten aus verschiedenen Bereichen wie Vulkanseismologie, Tektonik und Strukturgeologie sowie Geodynamik und metamorphe Prozesse, was die umfassende Herangehensweise an die Forschung verdeutlicht. Laut Uni Mainz ist ein zentrales Ziel der Untersuchungen die Analyse von Deformationen, Fluidfluxen sowie Bruchprozessen innerhalb der Gesteine.
Ein wichtiger Aspekt der geothermischen Energienutzung sind die Temperaturgradienten, die in Deutschland durchschnittlich bei drei Grad pro 100 Meter liegen, im Oberrheingraben sogar bis zu fünf Grad erreichen. Die Projekte der tiefen Geothermie konzentrieren sich auf Thermalwasserreservoire, die in über 1.500 Meter Tiefe liegen und wirtschaftlich für die Strom- oder Wärmegewinnung nutzbar sind. Injektionstemperaturen im Oberrheingraben liegen typischerweise bei 70 Grad Celsius. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert ebenfalls Forschungsarbeiten zur Verbesserung der Nutzung von Tiefengeothermie, um technische Herausforderungen zu bewältigen und die Verfügbarkeit geeigneter geologischer Formationen zu erhöhen, etwa im Norddeutschen Becken und den Alpenvorlanden.
Erkundung und Nutzung der tiefen Geothermie
Tiefe Geothermie bietet das Potenzial, bis zu 25% des deutschen Wärmebedarfs zu decken. Dennoch stammt derzeit weniger als 1% der regenerativ erzeugten Wärme in Deutschland aus tiefen geothermischen Quellen. Um diese Technologie weiter voranzutreiben, werden geophysikalische Methoden benötigt, um Wärmequellen im Untergrund lokal zu identifizieren. Die Funktionsweise der tiefen Geothermie beruht auf der Entnahme von heißem Wasser aus einem Brunnen und der Rückführung von abgekühltem Wasser in einen anderen, wodurch Wärme über Fernwärmenetze effizient verteilt werden kann.
Die Stadt Berlin plant, bis 2045 klimaneutral zu werden, und die Umstellung ihrer Wärmeversorgung auf erneuerbare Energiequellen ist ein entscheidender Bestandteil dieser Strategie. Über 90% der aktuellen Wärme stammen aus fossilen Energieträgern, was dringend einer Veränderung bedarf. Geologen schätzen, dass tiefe Geothermie möglicherweise bis zu 20 Prozent der benötigten Wärme in der Metropolregion bereitstellen könnte. Die Technologie hat sich bereits in vielen deutschen Anlagen bewährt und könnte bald als wesentlicher Bestandteil in Nah- und Fernwärmenetzen zum Einsatz kommen. Besondere regionale Gegebenheiten und Ressourcen müssen jedoch erst umfassend untersucht werden, um das volle Potenzial auszuschöpfen, wie Berlin.de anmerkt.
Technische Herausforderungen und Chancen
Eine der größten Herausforderungen bei der Nutzung der tiefen Geothermie sind die technischen und wirtschaftlichen Risiken, die eine breitflächige Implementierung hemmen. Induzierte Seismizität ist ein zentrales Thema, das im Rahmen der eingeleiteten Forschungsprojekte adressiert wird. Die anhaltende Untersuchung der mikrostrukturellen und mikrochemischen Zusammensetzung von Proben soll ein tieferes Verständnis für die geothermischen Prozesse schaffen und so dazu beitragen, diese Risiken zu minimieren und die Effizienz der Geothermienutzung zu maximieren. Experten betonen, dass mithilfe dieser Forschung auch Werkzeuge entwickelt werden sollen, die die Planung, Durchführung und Überwachung von Tiefengeothermieprojekten optimieren, um die Nutzung auf breiter Front zu fördern, wie BMBF berichtet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Geothermie in Deutschland eine entscheidende Rolle bei der Erreichung der Klimaziele spielen könnte, sofern geeignete Forschungsanstrengungen fortgeführt und die noch bestehenden Herausforderungen überwunden werden.
