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Geothermie

Unter Geothermie versteht man die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche. Sie wird auch Erdwärme genannt. Diese Energie können moderne Anlagen in Nutzenergie verwandeln, entweder direkt zum Heizen und Kühlen (Wärmepumpe) oder zur Erzeugung von Strom.

Ursprung geothermischer Energie

Grafik Geothermie
Die Grafik zeigt, wie ein Geothermie-Heizkraftwerk Strom und Wärme erzeugt.

Im Inneren des Erdballs steckt viel Energie – Vulkane, Geysire und heiße Quellen zeugen davon. Heiße Quellen werden seit Jahrtausenden zum Baden genutzt, beispielsweise auf Lipari bei Sizilien oder in einigen Thermalkurorten Deutschlands. Richtige Erdwärme-Heizungen gibt es seit 1904 in der Toskana. Dort wurde südlich von Siena in Larderello auch das erste Erdwärme-Kraftwerk Europas gebaut und 1913 in Betrieb genommen. Heute gibt es in 24 Ländern der Erde, zum Beispiel in den USA, auf den Philippinen, in Neuseeland oder auf Island, große Kraftwerke, die Strom mit der Wärme der Erde erzeugen.
Aber auch in weniger begünstigten Gebieten stellt die Erde ihre Energie zur Verfügung: Bohrt man von der Erdoberfläche in die Tiefe, so steigt die Temperatur im Durchschnitt alle 100 Meter um drei Grad an. In 2.800 Meter Tiefe kann man ca. 80 Grad Celsius erwarten – genug, um damit zu heizen. 

Der Vorteil gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen ist die ständige Verfügbarkeit, unabhängig von klimatischen Verhältnissen und von Tages- und Jahreszeit. 

In der festen Erdkruste entsteht Wärme durch den Zerfall von natürlichen radioaktiven Isotopen. Die Temperatur im flüssigen Inneren der Erde beträgt nach heutigen Schätzungen zwischen 3.000 und 10.000 Grad Celsius. Etwa 40 Prozent des Wärmestroms, der an der Erdoberfläche ankommt, stammt aus dem Erdinneren, die restlichen 60 Prozent kommen aus der Erdkruste. Der Wärmestrom heizt zunächst das Gestein in der Tiefe auf, natürlich aber auch Wasser, das in solche tief liegenden Schichten eindringt. Dieses heiße Wasser wird als Thermalwasser bezeichnet, diese Form der Geothermie als „hydrothermale Geothermie“.

Nutzung der Erdwärme

Man unterscheidet die oberflächennahe Erdwärmenutzung (bis zu 400 Metern Tiefe), bei der die Wärme direkt genutzt wird, und die Tiefengeothermie. Bei der Tiefengeothermie ermöglichen die höheren Temperatur eine Umwandlung der Wärme in Strom.

Die Nutzung der Erdwärme erfolgt hauptsächlich über zwei Verfahren. Bei der hydrothermalen Geothermie wird direkt das Wasser aus heißen, sehr tief liegenden Grundwasserschichten genutzt, beim Hot-Dry-Rock-Verfahren wird kaltes Wasser in heißes Gestein verpresst und wieder zurückgefördert.

Hydrothermale Geothermie
Das Tiefengrundwasser wird mittels einer Pumpe nach oben gefördert, gibt seine Wärme über Wärmetauscher an das Wärmenetz ab und wird wieder in die geologische Schicht zurückgeführt, aus der es entnommen wurde.  Das ist erforderlich, um den Wasserhaushalt in der Tiefe nicht zu stören.

Umwandlung der Wärme in Strom

Für die hydrothermale Stromerzeugung sind Wassertemperaturen von mindestens 100 °C erforderlich. Zur Umwandlung der im Thermalwasser enthaltenen Wärmeenergie in Strom ist ein Zwischenkreislauf mit einem Arbeitsmittel, z. B. Pentafluorpropan, notwendig – ein Stoff, der schon bei niedriger Temperatur und erhöhtem Druck verdampft. Das Thermalwasser überträgt seine Wärme in einem Verdampfer auf dieses Arbeitsmittel. Der unter Druck stehende Arbeitsmitteldampf treibt wiederum eine Turbine an.

Geothermie in Deutschland

In Deutschland wird Geothermie zur Stromerzeugung bisher noch sehr wenig genutzt. Auch bei der Wärmeerzeugung macht sie nur einen sehr  geringen Teil aus. Die meisten Anlagen befinden sich im Norddeutschen Becken, im Süddeutschen Molassebecken und in der Oberrheinischen Tiefebene.

Genaue Zahlen zur Nutzung der Geothermie in Deutschland, Europa und weltweit finden Sie hier:

GtV Bundesverband Geothermie

Geothermieanlagen der SWM

München und das südliche Umland sind dank ihrer günstigen Lage im bayerischen Molassebecken privilegiert für die Nutzung der hydrothermalen Geothermie. Hier sind die Voraussetzungen so gut wie in nahezu keiner anderen Region Deutschlands: Unter der Erdoberfläche befindet sich in einer Tiefe von 2.000 bis 3.000 Metern ein riesiger Vorrat an umweltfreundlicher Energie - ein Heißwasservorkommen mit Temperaturen von 80 bis über 140 Grad Celsius. Die Wärme dieses Thermalwassers lässt sich optimal zum Heizen nutzen, bei hoher Temperatur auch zur Stromgewinnung.

Die SWM sind einer der führenden deutschen Experten für Fernwärme und Tiefengeothermie und verfügen über eine jahrelange Erfahrung. Mit dem Geothermie-Pilotprojekt Riem haben sie eine Vorreiterrolle übernommen. Auch in Sauerlach und Freiham werden Erdwärme-Projekte realisiert.

Mehr zu den SWM Geothermieprojekten

Animation

Animation zur Geothermie

Was ist Geothermie und wie nutzen die SWM sie zur umweltschonenden Energieerzeugung? Schalten Sie den Ton ein und erfahren Sie alles Wissenswerte in unserer Animation.

Animation Geothermie (SWF, 1546 KB)
Vision: Fernwärme aus regenerativen Energien
Fernwärme Vision Geysir

Fernwärme-Vision

Bis 2040 soll München die erste deutsche Großstadt werden, in der Fernwärme zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Fernwärme aus erneuerbaren Energien