Arbeitsprinzip: Nutzbarmachung der W\u00e4rme der Erde<\/strong> <\/strong><\/h2>\n\n\n\nBevor wir uns mit den aktuellen Innovationen im Bereich der Geothermie befassen, sollten wir einen Blick auf die physikalischen Grundlagen und die verschiedenen Nutzungsm\u00f6glichkeiten der Geothermie werfen. Geothermische Kraftwerke entnehmen durch Bohrungen hei\u00dfes Wasser aus dem tiefen Untergrund. Dieses Wasser kann zum Heizen oder zum Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung verwendet werden. Der nutzbare Strom und die W\u00e4rme nehmen mit der Tiefe zu, aber auch die Kosten f\u00fcr das Projekt. An den meisten Orten der Welt steigen die Temperaturen um etwa 30 \u00b0C pro Kilometer Tiefe; in vulkanischen Gebieten kann dieser Wert jedoch noch viel h\u00f6her sein.<\/p>\n\n\n\n
Quellentemperaturen unter ca. 60\u00b0C sind in der Regel zu niedrig, um H\u00e4user direkt zu beheizen, und werden stattdessen f\u00fcr W\u00e4rmepumpen verwendet, wie in Abbildung 1 dargestellt. Der Vorteil der Nutzung geothermischer Energie f\u00fcr W\u00e4rmepumpen gegen\u00fcber der Umgebungsluft besteht darin, dass die Pumpen bei h\u00f6heren Eingangstemperaturen effizienter arbeiten. Dies wiederum senkt ihren Strombedarf, insbesondere in kalten Perioden, und verringert das Risiko einer \"Winterstroml\u00fccke\" (siehe dieser fr\u00fchere Energie-Blog-Artikel<\/a>).<\/p>\n\n\n\nTemperaturen zwischen 60\u00b0C und 100\u00b0C sind die typische Quelle f\u00fcr Fernw\u00e4rmenetze. Wassertemperaturen zwischen 100\u00b0C und 360\u00b0C werden heute zur Stromerzeugung genutzt. Dar\u00fcber hinaus ist in diesen Temperaturbereichen auch die Nutzung f\u00fcr industrielle Prozessw\u00e4rme denkbar. Dieser Energie-Blog-Beitrag konzentriert sich auf die \"tiefe\" Geothermie mit Temperaturen von mindestens 60\u00b0C, da sie einen Beitrag zur Erzeugung von 100% erneuerbarem Strom und zur raschen Dekarbonisierung der W\u00e4rme in Haushalten und Industrie leisten kann.<\/p>\n\n\n\n![\"\"\/](\"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/image5-768x699.png\")
<\/figure>\n\n\n\nAbbildung 1<\/strong>: Temperaturniveaus und Anwendungen von geothermischem Wasser. *Aktuelle technologische Grenze, nahe der kritischen Temperatur des Wassers.<\/p>\n\n\n\nGeologische Herausforderungen haben einen schnellen Ausbau der geothermischen Energie verhindert<\/strong><\/h2>\n\n\n\nDie Gr\u00fcnde f\u00fcr den langsamen Einsatz der Geothermie liegen vor allem in den Herausforderungen, die mit der hohen geologischen Variabilit\u00e4t verbunden sind. Kraftwerksprojekte h\u00e4ngen von den darunter liegenden Reservoiren ab. Je nach Standort kann es vorkommen, dass es keine Reservoirs gibt, dass sie nicht die ideale Temperatur haben oder dass sie schlecht erforscht sind. In jedem Fall m\u00fcssen die Kraftwerke an ihre spezifischen Reservoirs angepasst werden, da im Wasser gel\u00f6ste Stoffe wie Salze z. B. die Konstruktion und den Betrieb von Pumpen, Ventilen und Turbinen bestimmen. Letztlich, Geografische <\/a>die Variabilit\u00e4t macht die Projekte risikoreich<\/a>insbesondere in unerschlossenen Gebieten, und f\u00fchrt zu sehr standortspezifischen Projektentw\u00fcrfen. Diese Faktoren treiben die Projektkosten und Genehmigungszeiten in die H\u00f6he und verhindern eine effiziente Verbesserung der Anlagenkonzepte.<\/p>\n\n\n\nNeue Technologien vereinfachen Projekte und k\u00f6nnen schnell erweitert werden<\/strong><\/h2>\n\n\n\nF\u00fcr diejenigen, die hoffen, dass die Geothermie die genannten Herausforderungen mit technologischen L\u00f6sungen \u00fcberwinden kann, gibt es zwei aufkommende Technologien (Mitte und rechts in Abbildung 2), die die Notwendigkeit der Anpassung von Anlagen verringern k\u00f6nnen und somit eine schnellere und globale Verbreitung der Geothermie versprechen.<\/p>\n\n\n\n![\"\"\/](\"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/3_image3.png\")
<\/figure>\n\n\n\nAbbildung 2<\/strong>: Vergleich der grundlegenden Funktionsprinzipien von (links) konventionellen hydrothermalen geothermischen Systemen, (Mitte) Enhanced Geothermal System (EGS) und (rechts) Closed-Loop-Geothermie-Systemen.<\/p>\n\n\n\nDie erste Technologie ist bekannt als \"Verbesserte geothermische Systeme<\/a>\" (EGS). Sie beruht auf der \"Verbesserung\" oder dem \"Fracking\" von Reservoiren durch die Erzeugung k\u00fcnstlicher Risse, z. B. durch Druck oder die Injektion von kaltem Wasser, Sand oder sauren Fl\u00fcssigkeiten (Abbildung 2). Diese Methode verbessert die Ausbeute neuer und bestehender Projekte und erm\u00f6glicht die Nutzung geothermischer Energie an Orten, die bisher aufgrund unzureichender unterirdischer Wasservorkommen nicht f\u00fcr geothermische Systeme in Frage kamen. Allerdings, Projektrisiken<\/a> in EGS bestehen nach wie vor, denn es ist nach wie vor schwierig vorherzusagen, wie durchl\u00e4ssig Reservoirs durch Anreicherung gemacht werden k\u00f6nnen. Noch wichtiger ist, dass die Anreicherung von Lagerst\u00e4tten geologischen Druck im Untergrund freisetzen und m\u00f6glicherweise sogar Erdbeben ausl\u00f6sen kann. Auch wenn die ausgel\u00f6sten Erdbeben kann gr\u00f6\u00dfere, nat\u00fcrliche Erdbeben verhindern<\/a>Es ist verst\u00e4ndlich, dass viele Anwohner EGS-Projekte in ihrer Nachbarschaft ablehnen, da in seismisch aktiven Regionen ein gewisses Restrisiko besteht. Gescheiterte experimentelle Projekte in der Vergangenheit<\/a> und die schlechte Behandlung von Sch\u00e4den, auch wenn der Schaden, wenn \u00fcberhaupt, nur gering ist<\/a>haben zu lokalem Widerstand gegen Projekte gef\u00fchrt. Deshalb, Experten<\/a> sind der Meinung, dass EGS eine vielversprechende Technologie f\u00fcr seismisch inaktive oder d\u00fcnn besiedelte Gebiete in absehbarer Zukunft ist.<\/p>\n\n\n\nDie zweite bestehende Technologie hei\u00dft \"Geothermische Systeme im geschlossenen Kreislauf<\/a>\", auch bekannt als \"fortgeschrittene geothermische Systeme (AGS)\" oder \"Hot Dry Rock\". Closed-Loop-Systeme basieren auf gebohrten W\u00e4rmetauschern und sind nicht auf nat\u00fcrlich vorkommende, wassergef\u00fcllte Risse im Untergrund angewiesen (Abbildung 2). Die Bohrungen sind vollst\u00e4ndig abgedichtet, und es gibt keinen direkten Kontakt des erhitzten Fluids mit dem Gestein, wodurch sich Closed-Loop-Systeme von hydrothermalen Systemen und EGS unterscheiden. Folglich entfallen die Herausforderungen anderer geothermischer Systeme, wie Schwankungen der Wassertemperatur, der Fl\u00fcssigkeitsausbeute und Probleme mit gel\u00f6sten Stoffen. Das Projektrisiko und die Komplexit\u00e4t werden reduziert. Schlie\u00dflich w\u00fcrden sich die Projekte immer mehr \u00e4hneln, was wahrscheinlich ein schnelleres technologisches Learning-by-Doing erm\u00f6glicht. Au\u00dferdem k\u00f6nnten Projekte fast \u00fcberall auf der Welt gebaut werden, was das radikale Potenzial geschlossener Kreislaufsysteme unterstreicht.<\/p>\n\n\n\nTrotz dieser vielversprechenden Aussichten stehen geschlossene Systeme vor zwei Herausforderungen, um wirtschaftlich wettbewerbsf\u00e4hig zu werden: Erstens ist die pro Projekt erforderliche Bohrstrecke etwa zehnmal h\u00f6her als bei EGS, und zweitens ist die komplizierte Technologie erforderlich, um komplexe Bohrlochgeometrien tief im Untergrund zu bohren und zu stabilisieren. Dennoch, j\u00fcngste Ergebnisse<\/a> aus einem Kreislaufprojekt in Deutschland scheinen vielversprechend. Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass die Kreislauftechnologie heute die schwierigste und kostspieligste Technologie ist, die jedoch das gr\u00f6\u00dfte Potenzial f\u00fcr eine rasche und weltweite Verbreitung hat.<\/p>\n\n\n\nNeben EGS und Closed-Loop befinden sich mehrere andere geothermische Technologien in der Forschungs- oder Demonstrationsphase. Dazu geh\u00f6ren die Nutzung von Reservoiren f\u00fcr Energiespeicherung<\/a> durch den Aufbau von Druck im Untergrund, Kopplung von geothermischer Energie und Kohlenstoffspeicherung<\/a>Co-Extraktion Lithium<\/a> aus dem geothermischen Reservoir und die Erschlie\u00dfung von \"superhei\u00df<\/a>Reservoirs\". Diese Ideen m\u00fcssen jedoch noch weiterentwickelt werden oder sind in ihrer geografischen Anwendbarkeit derzeit noch begrenzt.<\/p>\n\n\n\nGestiegenes Interesse, technologischer Fortschritt und die j\u00fcngsten Erfolge stimmen optimistisch<\/strong><\/h2>\n\n\n\nUnabh\u00e4ngig von der Technologie ist eine das wiedererwachte Interesse an geothermischer Energie kann den Einsatz erh\u00f6hen<\/a> um die Projektkosten zu senken. Die Gr\u00fcnde f\u00fcr das wachsende Interesse an geothermischer Energie sind das zunehmende Bewusstsein, dass eine vollst\u00e4ndig dekarbonisierte Wirtschaft festen Strom und erneuerbare W\u00e4rme ben\u00f6tigt, Regierungsmandate zur Ausarbeitung von Pl\u00e4nen f\u00fcr diese<\/a>und die verst\u00e4rkte Angst der Verbraucher vor k\u00fcnftigen Preisschocks bei fossilen Brennstoffen nach der Gaskrise von 2022. Die j\u00fcngsten Erfolge geben Anlass zu Optimismus. Zum Beispiel sind rund um M\u00fcnchen mehr als 20 geothermische Projekte jetzt erfolgreich in Betrieb<\/a>. Das zunehmende Interesse an erneuerbarer W\u00e4rme veranlasste die Entwickler zum Bau eines Projekt mit dreimal so viel Leistung wie \u00fcblich<\/a>und erm\u00f6glicht erhebliche Skaleneffekte und niedrigere Projektkosten.<\/p>\n\n\n\nDer Transfer von Wissen und Arbeitskr\u00e4ften aus der fossilen Industrie in die erneuerbaren Energien ist ein zus\u00e4tzlicher Nutzen<\/strong><\/h2>\n\n\n\nEs \u00fcberrascht nicht, dass viele der erw\u00e4hnten geothermischen Technologien aus der \u00d6l- und Gasindustrie stammen, darunter Messger\u00e4te, Bohranlagen, Ventile und Pumpen. EGS und geschlossene Kreislaufsysteme basieren auf Technologien, die w\u00e4hrend des Schiefer\u00f6l- und -gasbooms der letzten zwei Jahrzehnte entwickelt wurden. Viele Geothermie-Start-ups wurden von Fachleuten gegr\u00fcndet, die zuvor in der fossilen Industrie besch\u00e4ftigt waren, und die fossile Industrie selbst finanziert derzeit einige der neuen Geothermieprojekte. Einige argumentieren<\/a> dass die geothermische Energie nicht genutzt werden sollte, da sie der fossilen Industrie zugute kommt. Ich bin jedoch der Meinung, dass wir jedes Unternehmen begr\u00fc\u00dfen sollten, das erneuerbare Energien vorantreibt. Wenn wir den Unternehmen der fossilen Energiewirtschaft erlauben, Geothermie zu erforschen, w\u00fcrde dies die technologische Entwicklung unterst\u00fctzen - ein positives Ergebnis f\u00fcr die F\u00f6rderung der erneuerbaren Energien! Die Unternehmen und ihre Mitarbeiter halten wertvolles Wissen<\/a> um die Energiewende zu verwirklichen. Die Nutzung des vorhandenen Wissens und die Schaffung neuer Arbeitspl\u00e4tze f\u00fcr ehemalige Besch\u00e4ftigte der \u00d6l- und Gasindustrie schl\u00e4gt meines Erachtens zwei Fliegen mit einer Klappe, indem sie die Arbeitslosigkeit vermeidet und politische Opposition<\/a> bevor sie \u00fcberhaupt auftaucht.<\/p>\n\n\n\nGestiegenes Interesse, technologischer Fortschritt und die j\u00fcngsten Erfolge stimmen optimistisch<\/strong><\/h2>\n\n\n\nZusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass das wiedererwachte Interesse und die neuen Technologien eine beschleunigte Einf\u00fchrung der geothermischen Energie erm\u00f6glichen k\u00f6nnen. Die derzeitige Technologie erfordert jedoch, dass die Projekte individuell an die \u00f6rtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Neue Technologien, insbesondere verbesserte geothermische Systeme und Systeme mit geschlossenem Kreislauf, k\u00f6nnen die geothermische Energie an mehr Standorten, mit einer h\u00f6heren Ausbaurate und m\u00f6glicherweise mit geringeren Kosten erm\u00f6glichen. Ein schnelles Lernen und ein schneller Einsatz der Geothermie sind entscheidend und dringend notwendig f\u00fcr eine vollst\u00e4ndig dekarbonisierte Welt.<\/p>\n\n\n\n
\n\n\n\nIf you are part of ETH Zurich, we invite you to contribute with your findings and your opinions to make this space a dynamic and relevant outlet for energy insights and debates. Find out how you can contribute<\/a> and contact the editorial team here<\/a> to pitch an article idea!
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Temperaturen zwischen 60\u00b0C und 100\u00b0C sind die typische Quelle f\u00fcr Fernw\u00e4rmenetze. Wassertemperaturen zwischen 100\u00b0C und 360\u00b0C werden heute zur Stromerzeugung genutzt. Dar\u00fcber hinaus ist in diesen Temperaturbereichen auch die Nutzung f\u00fcr industrielle Prozessw\u00e4rme denkbar. Dieser Energie-Blog-Beitrag konzentriert sich auf die \"tiefe\" Geothermie mit Temperaturen von mindestens 60\u00b0C, da sie einen Beitrag zur Erzeugung von 100% erneuerbarem Strom und zur raschen Dekarbonisierung der W\u00e4rme in Haushalten und Industrie leisten kann.<\/p>\n\n\n\n Abbildung 1<\/strong>: Temperaturniveaus und Anwendungen von geothermischem Wasser. *Aktuelle technologische Grenze, nahe der kritischen Temperatur des Wassers.<\/p>\n\n\n\n Die Gr\u00fcnde f\u00fcr den langsamen Einsatz der Geothermie liegen vor allem in den Herausforderungen, die mit der hohen geologischen Variabilit\u00e4t verbunden sind. 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B. durch Druck oder die Injektion von kaltem Wasser, Sand oder sauren Fl\u00fcssigkeiten (Abbildung 2). Diese Methode verbessert die Ausbeute neuer und bestehender Projekte und erm\u00f6glicht die Nutzung geothermischer Energie an Orten, die bisher aufgrund unzureichender unterirdischer Wasservorkommen nicht f\u00fcr geothermische Systeme in Frage kamen. Allerdings, Projektrisiken<\/a> in EGS bestehen nach wie vor, denn es ist nach wie vor schwierig vorherzusagen, wie durchl\u00e4ssig Reservoirs durch Anreicherung gemacht werden k\u00f6nnen. Noch wichtiger ist, dass die Anreicherung von Lagerst\u00e4tten geologischen Druck im Untergrund freisetzen und m\u00f6glicherweise sogar Erdbeben ausl\u00f6sen kann. Auch wenn die ausgel\u00f6sten Erdbeben kann gr\u00f6\u00dfere, nat\u00fcrliche Erdbeben verhindern<\/a>Es ist verst\u00e4ndlich, dass viele Anwohner EGS-Projekte in ihrer Nachbarschaft ablehnen, da in seismisch aktiven Regionen ein gewisses Restrisiko besteht. 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Folglich entfallen die Herausforderungen anderer geothermischer Systeme, wie Schwankungen der Wassertemperatur, der Fl\u00fcssigkeitsausbeute und Probleme mit gel\u00f6sten Stoffen. Das Projektrisiko und die Komplexit\u00e4t werden reduziert. Schlie\u00dflich w\u00fcrden sich die Projekte immer mehr \u00e4hneln, was wahrscheinlich ein schnelleres technologisches Learning-by-Doing erm\u00f6glicht. Au\u00dferdem k\u00f6nnten Projekte fast \u00fcberall auf der Welt gebaut werden, was das radikale Potenzial geschlossener Kreislaufsysteme unterstreicht.<\/p>\n\n\n\n Trotz dieser vielversprechenden Aussichten stehen geschlossene Systeme vor zwei Herausforderungen, um wirtschaftlich wettbewerbsf\u00e4hig zu werden: Erstens ist die pro Projekt erforderliche Bohrstrecke etwa zehnmal h\u00f6her als bei EGS, und zweitens ist die komplizierte Technologie erforderlich, um komplexe Bohrlochgeometrien tief im Untergrund zu bohren und zu stabilisieren. 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Das zunehmende Interesse an erneuerbarer W\u00e4rme veranlasste die Entwickler zum Bau eines Projekt mit dreimal so viel Leistung wie \u00fcblich<\/a>und erm\u00f6glicht erhebliche Skaleneffekte und niedrigere Projektkosten.<\/p>\n\n\n\n Es \u00fcberrascht nicht, dass viele der erw\u00e4hnten geothermischen Technologien aus der \u00d6l- und Gasindustrie stammen, darunter Messger\u00e4te, Bohranlagen, Ventile und Pumpen. EGS und geschlossene Kreislaufsysteme basieren auf Technologien, die w\u00e4hrend des Schiefer\u00f6l- und -gasbooms der letzten zwei Jahrzehnte entwickelt wurden. Viele Geothermie-Start-ups wurden von Fachleuten gegr\u00fcndet, die zuvor in der fossilen Industrie besch\u00e4ftigt waren, und die fossile Industrie selbst finanziert derzeit einige der neuen Geothermieprojekte. Einige argumentieren<\/a> dass die geothermische Energie nicht genutzt werden sollte, da sie der fossilen Industrie zugute kommt. 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Fester Strom aus erneuerbaren Energien, schnelle Dekarbonisierung der (industriellen) Heizung - all dies sind Bereiche, in denen die Geothermie zunehmend als L\u00f6sung in Betracht gezogen wird. 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Neue Technologien vereinfachen Projekte und k\u00f6nnen schnell erweitert werden<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\nGestiegenes Interesse, technologischer Fortschritt und die j\u00fcngsten Erfolge stimmen optimistisch<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Der Transfer von Wissen und Arbeitskr\u00e4ften aus der fossilen Industrie in die erneuerbaren Energien ist ein zus\u00e4tzlicher Nutzen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Gestiegenes Interesse, technologischer Fortschritt und die j\u00fcngsten Erfolge stimmen optimistisch<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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