Geothermie ist (fast) überall vorhanden und völlig unabhängig von Jahres- und Tageszeiten sowie von Wetterereignissen jeder Art und daher grundlastfähig (Quelle: Erdwärme Grünwald)
Zwar hat sich die Erde an der Oberfläche über Jahrmillionen abgekühlt – doch im Innern ist sie nahezu so heiß wie am ersten Tag. Das liegt zum einen am über 6 000 °C heißen Erdkern und dem darüber liegenden Erdmantel, der immerhin noch bis zu 3 700 °C heiß ist: Von dort transportieren heiße Magmaströme die Wärme nach oben, wo sie in der starren Erdkruste wie unter einem Deckel eingeschlossen bleibt. Zum anderen wird in der Erdkruste immer noch Wärme nachproduziert, weil viele Elemente im Erdinneren einem natürlichen Zerfall unterliegen und so für einen kontinuierlichen Wärmenachschub sorgen. Ein weiterer Vorteil ist die thermische Isoliereigenschaft der Erdkruste. Die Gesteine haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Die natürliche Erdwärme entweicht nur sehr langsam Richtung Weltall. Die Erde bullert also auch noch die nächsten Milliarden Jahre und speichert die Wärme in der Erdkruste, auf der wir leben.
Früh erkannten die Menschen, welche Wärme da zu ihren Füßen liegt – in den Thermen der Antike und anderswo. Wo es heiße Quellen gab, entstanden wirtschaftliche und kulturelle Zentren.
Die immer da ist
Erdwärme ist immer und überall da – das unterscheidet sie von Sonne und Wind, denn Erdwärme ist völlig unabhängig von Tages- undJahreszeiten, von Wetter und Klima. Und das unterscheidet die Erdwärme auch von fossilen Energieträgern wie Erdöl, Erdgas, Kohle und Uranerz, die nicht überall zur Verfügung stehen. In der Erde ist es immer heiß, in der Nähe der Erdoberfläche immer warm und an
Thermalquellen sogar auch an der Oberfläche heiß. So wird es in Mitteleuropa im Schnitt alle 100 m tiefer 3 °C wärmer. Damit stellt sich für die Menschen eine große Frage: Wie kommen wir an diese ureigenste regenerative Energie unseres Planeten heran? Die Antwort darauf liefert die Geothermie, die heutzutage in drei „Etagen“ gliedert wird:
Oberflächennahe Geothermie
Typische Systeme der oberflächennahen Geothermie sind Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Grundwasserbrunnen oder auch erdberührte Bauteile (Energiepfähle). Eine Erdwärmesonde ist ein Erdwärmeübertrager, in dem eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert: Das Rohrsystem wird bei der Erdwärmesonde in ein vertikal oder schräg verlaufendes Bohrloch eingebracht, beim Erdwärmekollektor horizontal. In beiden Systemen wird dem Erdreich Wärme entzogen (für Kälteanwendungen) oder zugeführt (für Wärmeanwendungen). Mit einer Wärmepumpe wird das Temperaturniveau dann angepasst: auf die jeweilige Wärmegewinnung zur Gebäudeheizung oder die Kältegewinnung zur Kühlung z. B. von Rechenzentren.
Aktuell sind in ganz Deutschland fast eine halbe Million oberflächennahe Geothermieanlagen in Betrieb, jedes Jahr kommen neue hinzu – so wurden allein 2018 insgesamt 22 000 Anlagen neuinstalliert. Prominente Beispiele für die Nutzung der oberflächennahen Geothermie sind das Humboldt Forum (Bild 1) und das Bundesinnenministerium in Berlin.