Geothermie

Die Tiefengeothermie steht für die Wärme, die aus dem Erdreich gewonnen und an der Oberfläche genutzt wird. Wie Solarenergie oder Biomasse ist die Geothermie eine erneuerbare Energiequelle, die abhängig von den geologischen Bedingungen, Wärme oder Elektrizität liefern kann und kaum klimaschädigendes CO2 produziert. Gerade für Raumheizungen und Warmwasser ergibt sich hier ein grosses Potenzial. Wärme und Strom aus Tiefengeothermie ist klimafreundlich und wird rund um die Uhr wetterunabhängig erzeugt. Der Kanton Aargau weist aufgrund seiner hohen terrestrischen Wärmestromdichte Potential für ein geothermisches Kraftwerk auf.

Neben der tiefen Erde ist die allgegenwärtige Umgebungswärme die in Luft, Erdreich, Grundwasser sowie See- und Flusswasser gespeichert und ständig erneuert wird, eine weitere erneuerbare und natürliche Energiequelle. Eine effiziente Nutzung ist aufgrund ihres relativ tiefen Temperaturniveaus nur mit Wärmepumpen möglich.

Umgebungswärme und oberflächennahe Geothermie

Vor Ort, jederzeit und überall verfügbar

Bei der Umgebungswärme handelt es sich um eine erneuerbare, natürliche Energiequelle, die durch Sonnenenergie entsteht und sich dadurch täglich erneuert. Da Erdwärme vor Ort erzeugt wird, besteht energetisch gesehen eine grössere Unabhängigkeit, da keine Energieträger transportiert oder gelagert werden müssen. Eine effiziente Nutzung dieser Energiequelle ist aufgrund ihres relativ tiefen Temperaturniveaus allerdings nur mit Wärmepumpen möglich.

Die oberflächennahe Geothermie bezieht sich auf die Nutzung von Wärme bis zu einer Tiefe von etwa 500 m. Die Wärme kann entweder aus Grundwasservorkommen direkt genutzt oder über Erdwärmesonden zur Wärmepumpe transportiert werden. Damit unterscheidet sich die Umgebungswärme von Tiefengeothermienutzungen in grösseren Tiefen. Die Temperaturen, die in grösseren Tiefen vorherrschen, können direkt zum Heizen genutzt, und je nach Tiefe, auch zur Stromerzeugung dienen. In den meisten Regionen der Erde beträgt die Temperatur in einer Tiefe von 500 m etwa 25 bis 30 Grad Celsius, in 1’000 m Tiefe etwa 35 bis 45 Grad Celsius. Erdwärme ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle. Aufgrund dieser Tatsache hat die Tiefengeothermie in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen und ist zu einem Hoffnungsträger für die Energieversorgung avanciert. Die Stromproduktion aus der Tiefengeothermie beruht auf dem Prinzip des Deep Heat Mining.

Wärmepumpen eignen sich zur Nutzung folgender Wärmequellen:

• Aussenluft
• Erdreich (Erdkollektoren und Erdsonden)
• Fluss- und Seewasser (Oberflächengewässer)
• Grundwasser
• Abwärme (Abwasser nach Abwasserreinigungsanlagen, Abwasserkanäle, Industrie- und Gewerbeabwärme)

Eine Bewilligung zur Nutzung ist erforderlich:

• für Grundwasser
• für Oberflächengewässer
• für das Erdreich

Bei Fragen zur Nutzungsbewilligung von Wärmepumpen wenden Sie sich bitte an die Abteilung für Umwelt: Erdwärmenutzung und Eignungskarte Erdwärme

Tiefengeothermie

Energiequelle aus der Tiefe

Die Tiefengeothermie nutzt Lagerstätten, die in grösseren Tiefen als 400 m unter Geländeoberkante erschlossen werden. Die georthermischen Reservoirtypen entsprechen denen bei der Oberfächengeothermie. In der Tiefengoethermie unterscheidet man darüber hinaus zwischen hohen Temperaturen (Hochenthalpie) und niederen Temperaturen (Niederentalphie). Stätten mit hoher Temperatur werden meistens mit einer Temperatur von 200 C angegeben. Unter den klimafreundlichen, erneuerbaren einheimischen Energien verfügt die Tiefengeothermie in der Schweiz über das grösste theoretische Potenzial.

Eine wirtschaftliche Stromerzeugung durch Tiefengeothermie erfordert Temperaturen von mindestens 150°C und Wassermengen zwischen 20-40 Litern pro Sekunde. Allerdings finden sich solche idealen Bedingungen für natürliche Wasservorkommen nur in wenigen Teilen der Welt und sind selbst in der Schweiz nur vereinzelt vorhanden. Um dennoch Zugang zu den beträchtlichen Energiemengen, die im Festgestein gespeichert sind, zu erlangen, ist die Entwicklung und Anwendung neuer, innovativer Technologien entscheidend. In Bayern nutzt eine Geothermieanlage seit Herbst 2023 eine neue Technik aus Amerika, bei der sich die Bohrer viereinhalb Kilometer tief in die Erde bohren, was tiefer ist als bei herkömmlichen Geothermiekraftwerken (Geothermie in Deutschland: Neue Technik bald überall möglich - ZDFheute(öffnet in einem neuen Fenster)). Kaltes Wasser fliesst von oben in die Tiefe und erwärmt sich am heissen Gestein. Das erwärmte Wasser fliesst wieder nach oben, gibt die Wärme ab und fliesst wieder nach unten - ein geschlossener Kreislauf.

Heizung, Kühlung und Elektrizität

Die mit Wasser oder Dampf nach oben transportierter Erdwärme lässt sich zum Heizen von Gebäuden und ganzen Quartieren (Fernwärmenetz), als Warmwassererwärmung, als Prozesswärme für industrielle Prozesse oder für die Landwirtschaft, aber auch zum Kühlen von Gebäuden, zur Stromproduktion und auch zur Wärme-Kältespeicherung einsetzen. Sie ist sauber, eine lokale Ressource und steht das ganze Jahr über zur Verfügung. Erdwärme kann bereits in wenigen Metern unter der Erdoberfläche, aber auch in mehreren Kilometern Tiefe gewonnen werden. Die Tiefengeothermie ist eine ideale Ergänzung zu anderen erneuerbaren Energien wie der Wind- oder Solarenergie, die von saisonalen oder klimatischen Bedingungen abhängig sind.

Tiefengeothermie in der Schweiz

Ob die Erschliessung des Wärmereservoirs in 5 bis 7 km Tiefe zur Wärme- und Stromgewinnung in der Schweiz möglich ist, lässt sich heute schwer einschätzen. Die tiefe Geothermie wäre grundsätzlich geeignet, Bandenergie – auch als Grundlast oder Bandstrom bekannt – zu liefern. Der elektrische Wirkungsgrad der Anlagen ist mit 10 bis 15 Prozent jedoch relativ tief, d.h. es fällt bei der Stromproduktion viel Abwärme an. Eine kombinierte Nutzung von Strom und Wärme ist aus diesem Grund klar vorzuziehen. Damit kommen in erster Linie Anlagestandorte in Frage, bei denen ein grosses Fernwärmenetz vorhanden ist.

Tiefengeothermie im Kanton Aargau

Die terrestrische Wärmestromdichte ist im Aargau vergleichsweise hoch, sodass ein geothermisches Kraftwerk im Kanton Aargau möglich ist. Der Verein «Geothermische Kraftwerke Aargau» will deshalb im Aargau ein Geothermie-Kraftwerk realisieren.