Geothermie/Erdwärme: Nachhaltige Energie aus dem Untergrund nutzen

Geothermie gilt oft als Synonym für Erdwärme. Erdwärme bezeichnet die im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie. Geothermie bezeichnet die Nutzung der Wärmeenergie für energetische Zwecke an der Oberfläche. Mögliche Einsatzbereiche sind das Heizen von Räumen, das Erwärmen von Warmwasser für industrielle Prozesse, das Kühlen, die Stromproduktion und sogar das Speichern von Wärme und Kälte.

Bei der Geothermie wird zwischen der indirekten und der direkten Wärmenutzung unterschieden. Bereits ab einer Tiefe von 15 Metern ist die Bodentemperatur das ganze Jahr über konstant bei etwa 10°C. Mit einer Wärmepumpe-Anlage kann die Energie aus dem Erdreich oder aus dem oberflächennahen Grundwasser indirekt genutzt werden. Indirekt, weil die Wärme über das Heizsystem im Gebäude verteilt wird oder auch zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann.

In der Schweiz nimmt die Temperatur pro 100 Meter Tiefe um etwa 3°C zu. Somit stehen ab 1 km Tiefe Temperaturen über 40°C zur Verfügung, die ein grosse Energiepotenziale darstellen. Ab ca. 400 m wird zudem oft tiefliegendes Grundwasser mit Temperaturen über 20°C angetroffen. Mit entsprechenden Bohrsystemen kann das warme Wasser an die Oberfläche transportiert werden, um grosse Menge an erneuerbare Wärme direkt zu nutzen.

Techniken zur Nutzung von Erdwärme als Energie

Je nach Gegebenheiten werden unterschiedliche Techniken verwendet, um die Wärme zu nutzen. Dabei wird zwischen oberflächennahmen Geothermie und tiefer Geothermie unterschieden.

Fachlich vertiefte Informationen zu den verschiedenen Techniken finden Sie bei Geothermie-Schweiz.

Vorteile von Geothermie als Energiequelle

• Nachhaltigkeit: Geothermie ist eine erneuerbare und CO₂-neutrale Wärmeenergie.

• Verfügbarkeit: Im Gegensatz zu Solar- oder Windenergie ist Erdwärme wetterunabhängig und jederzeit verfügbar.

• Vielseitigkeit: Sie kann zum Heizen, Kühlen und zur Stromerzeugung genutzt werden.

• Wirtschaftlichkeit: Trotz hoher Investitionskosten sind die Betriebskosten niedrig.

Grosses Potenzial für Geothermie

Das geothermische Potenzial in der Schweiz ist sehr gross. 2023 produzierten geothermische Anlagen rund 4.5 Terawattstunden (TWh) Wärme. Dies deckt 5 % des gesamten Heizbedarfs der Schweiz. Das Potenzial für Erdwärme zum Heizen liegt bei 8 Terawattstunden (TWh) pro Jahr.

Aus Geothermie kann auch Elektrizität gewonnen werden. Das Potenzial dafür liegt bei 4 Terawattstunden (TWh) pro Jahr. In der Schweiz produziert aktuell noch keine Geothermie-Anlage Strom, wobei derzeit innovativen Ansätze getestet werden. Weltweit liefern jedoch bereits mehrere hundert Geothermie-Anlagen in 32 Ländern erneuerbare Elektrizität, insbesondere in den USA, Indonesien, aber auch in vielen europäischen Länder wie Deutschland, Frankreich und Italien.

In der Schweiz hat insbesondere das Molassebecken unter dem Mittelland aber auch grosse Teile des Alpinen Raums ein grosses Potenzial für die Erschliessung von Fernwärmenetzen mit Geothermie-Anlagen. Allerdings ist der Untergrund noch ungenügend genau erforscht und das Risiko, die wasserführende Schicht zu verfehlen oder seismische Aktivität auszulösen ist relativ hoch. Der Bund unterstützt die direkte Nutzung der Erdwärme zur Stromproduktion oder für die Wärmebereitstellung durch verschiedene Instrumente. Weitere Informationen finden Sie unter Förderung Geothermie.

Geothermie und Erdbeben

Bei untiefer Geothermie z. B. bei einer Bohrung für eine Erdsonde besteht kein Erdbebenrisiko. Das belegen sowohl wissenschaftliche Studien als auch die langjährige Erfahrung in der Schweiz und international. Die Bohrungen für Erdsonden reichen meist nur 50 bis ein paar hundert Meter tief und greifen nicht in seismisch kritische Schichten ein. Bei der tiefen Geothermie hingegen lassen sich Erdbeben nicht ausschliessen. Das zeigten die Tiefenbohrungen 2006 in Basel und 2013 in St. Gallen. Erschütterungen wie damals mit einer Stärke von 3.4 respektive 3.5 auf der Richterskala beunruhigen.

In der Schweiz bebt die Erde jeden Tag. Die meisten Erschütterungen sind nicht oder kaum spürbar. Alle registrierten Beben sind online beim Schweizerischer Erdbebendienst (SED) einsehbar. Jährlich werden 1'000-1'500 Erdbeben gemessen, wovon 10-20 von der Bevölkerung verspürt werden. Spürbar sind Beben ab einer Magnitude von ungefähr 2.5. Erdbeben mit einer Stärke zwischen 3 und 3,9 auf der Richterskala gelten als «leichte» Beben, da sie in der Regel keine Schäden verursachen

Doch wie können Erdbeben wie in Basel und St. Gallen vermindert werden? Wichtig ist den Untergrund möglichst genaue zu kennen. Dieses Wissen liegt in der Regel nicht vor und muss für ein Gebiet erst erworben werden, wobei der Kenntnisstand im Laufe eines Projekts kontinuierlich steigt. Beispielsweise liefern seismische 3D-Modellierungen eines Gebiets wichtige Hinweise auf einen möglichen Standort. Der SED bietet den Kantonen eine seismologische Beratung und Überwachung von Projekten zur Tiefengeothermie an.