Dass es im Erdinneren ziemlich heiß ist und dass man diese Wärme nutzen kann, weiß die Menschheit schon lange. So nutzten schon die Römer natürliche Heißwasserquellen, um damit ihre Badehäuser zu versorgen, die wir heute als Thermen kennen. Wie hoch die Temperatur im Erdmittelpunkt tatsächlich ist, konnte bis heute nicht vollständig geklärt werden. Aktuelle Schätzungen gehen von über 6.000 Grad Celsius aus.
Der Bundesverband Geothermie schreibt auf seiner Internetseite, dass 30 Prozent des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms aus dem heißen Erdkern selbst kommt, 70 Prozent entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste. Die Erde strahle täglich etwa viermal mehr Energie ab, als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen. (Quelle: https://www.geothermie.de/geothermie/einstieg-in-die-geothermie.html).
Die Erdwärme lässt sich bereits in geringen Tiefen nutzen, zum Beispiel über Wärmepumpen. Das weitaus größere Potenzial schlummert jedoch weiter unten. Bei der Tiefengeothermie werden Bohrlöcher bis zu fünf Kilometer tief gebohrt. In dieser Tiefe ist das Wasser so heiß, dass sich damit leistungsfähige Geothermiekraftwerke betreiben lassen. Diese können dann ganze Stadtteile mit Warmwasser und emissionsfrei erzeugtem Strom versorgen.
Doch das Potenzial liegt trotz einiger Forschungsprojekte noch weitgehend brach. Im Jahr 2022 gab es in Deutschland insgesamt gerade einmal 42 tiefengeothermische Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von 360 Megawatt. Das entspricht in etwa der Leistung eines konventionellen Kohlekraftwerks. Dennoch gehen Studien davon aus, dass rund ein Viertel der Wärmeversorgung in Deutschland durch Geothermie gedeckt werden könnte.
Als relevanter Nebeneffekt fällt bei den Tiefbohrungen Lithium an, das für Batteriespeicher dringend benötigt wird.
Wenn es um die Zukunft unserer Energieversorgung geht, kann das Thema Kernfusion nicht völlig ausgeklammert werden. In der Theorie verschmelzen bei der Kernfusion zwei leichte Atomkerne zu einem neuen, schwereren Kern. Dies geschieht auf natürliche Weise zum Beispiel im Inneren der Sonne und setzt große Mengen an Energie frei. Diese wirtschaftlich nutzbar zu machen, ist das Ziel der Kernfusionsforschung.
Gegenüber der Kernspaltung, die wir aus herkömmlichen Atomreaktoren kennen, hat die Verschmelzung von Atomen einige Vorteile. Die radioaktiven Rückstände strahlen weniger stark und deutlich kürzer (30-100 Jahre), eine unkontrollierte Kettenreaktion wie in Fukushima ist sehr unwahrscheinlich und als Brennstoffe kommen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium in Frage, die in ausreichender Menge vorhanden sind.
Die Nachteile sind schnell genannt. Bisher gibt es weltweit noch keinen Kernfusionsreaktor im Produktionsbetrieb, denn die technischen Hürden sind hoch. Unter anderem muss ein Fusionsreaktor sehr hohen Druck und hohe Temperaturen erzeugen, um die Fusion in Gang zu setzen. Mit ITER wird seit 2007 in Frankreich ein Versuchsreaktor gebaut – doch bis dieser einen nennenswerten Beitrag zur Energieversorgung leisten kann, wird noch einige Zeit vergehen. Neben den Baukosten, die sich im ungünstigsten Fall auf weit über 50 Milliarden US-Dollar belaufen könnten, müssen auch die notwendigen Mittel für Forschung und Entwicklung aufgebracht werden.
Und ein Problem gilt es noch zu lösen: Bisher ist die Energie, die in die Kernfusion investiert werden muss, deutlich größer als die Energie, die bei der Fusion frei wird.
Die vielen innovativen Ideen, die es bereits gibt, zeigen sehr deutlich, dass eine Zukunft mit emissionsfreier Energieerzeugung durchaus möglich ist. Sie zeigen auch, dass unser Strom in Zukunft ganz unterschiedlich erzeugt werden kann, aber immer die Energie nutzt, die in der Natur bereits vorhanden ist: Sonne, Wind, Erdwärme.
Text: Falk Hedemann
In Teil 1 unserer Serie zu Innovationen bei den erneuerbare Energien geht es um Solaranlagen:
Teil 2 beschäftigt sich mit der Nutzung von Windkraft:
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