Die Szene vom März dieses Jahres hat etwas Tragisches: Tief gebeugt tritt Robert Habeck bei seiner Auslandsreise dem abgelenkt telefonierenden Abdullah Al Thani gegenüber. Der grüne deutsche Wirtschaftsminister buhlt demütig beim katarischen Scheich um die „Gunst“ zusätzlicher fossiler Gaslieferungen. Der frühere Zivildienstleistende steht unerwartet in einem Zweifrontenkampf gegen Putin und den Klimawandel. Habeck muss bei den autokratischen Potentaten des Mittleren Ostens zusätzliche Brennstoffe einkaufen. Denn Deutschland sucht dringend neues Gas; wenn es sein muss, sogar schmutziges. Ob aus den Händen von Menschenrechtsverletzern oder den Fracking-Bohrlöchern von Texas. 70 Prozent der hierzulande verbrauchten Energie muss importiert werden, zu fast 100 Prozent aus fossilen Quellen. Ein großer Teil ist Erdgas aus Russland, des Weiteren aus anderen Autokratien wie Nigeria, Algerien, Kasachstan oder Libyen. Jedes Jahr muss Deutschland über 100 Milliarden Euro für seine Energierechnung bezahlen und einen Großteil davon diesen Systemen überweisen. Die Wahl besteht offensichtlich nur zwischen Teufel und Beelzebub.
Mehr als 40 Prozent der importierten Energie entfällt dabei auf Gas, das vor allem zur Wärmeproduktion in Haushalten und in der Industrie benötigt wird und nur schwer zu ersetzen scheint. Allein für beheizte Räume und die Warmwasserbereitung wird hierzulande jede dritte Kilowattstunde benötigt. Insgesamt entfallen 56 Prozent des deutschlandweiten Energiebedarfs auf den Wärmesektor. Privathaushalte verwenden sogar rund zwei Drittel ihrer Gesamtenergie für die Wärmeversorgung. Und weil wir heute vor allem mit Gas heizen, erzeugen wir so jede Menge CO2. Über 90 Millionen Tonnen allein durch Raumwärme und Warmwasser, pro Kopf umgerechnet sogar mehr als durch den Verkehr. Nicht nur um die russischen Gasimporte zu ersetzen, sondern auch um eine Wärmewende zu erreichen, wäre daher eine klimaneutrale Alternative dringend erforderlich.
Doch vielleicht könnte sich genau in diesem Moment dafür eine Chance auftun. Denn unter Deutschlands Erde schlummert – bislang weitgehend unbeachtet – eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle: CO2-neutral, preisgünstig, wetterunabhängig, ohne unwägbar explodierende Importrechnungen und frei von jeder politischen Erpressung – Geothermie. Erdwärme ist so alt wie der Planet, wird in Europa schon seit 2.000 Jahren von Menschen genutzt, seit über 100 Jahren in Italien auch schon zur Strom- und Fernwärmeerzeugung, aber eben nur in minimalem Umfang. Auch in Deutschland strömt sie aus dem Erdkern unablässig in die oberen Schichten und erwärmt den Mantel des Planeten unter unseren Füssen. Mit jedem Meter tiefer wird es auch in unseren Breiten immer wärmer. In Bergwerkstollen des Ruhrgebiets beträgt die Temperatur bei 1.000 Metern dabei bereits 30 bis 40 Grad, in 3.000 bis 5.000 Metern Tiefe wird es „kochend“ mit bis 175 Grad. Eine Tiefe gerade mal so weit wie auch die Förderlöcher von Ölbohrtürmen oder beim Gasfracking reichen, aber heiß genug, um daraus in riesigen Mengen elektrischen Strom und Heizwärme zu gewinnen.
Enorme Potenziale für klimafreundliche Wärme
Bislang wird Geothermie in Deutschland zumeist nur aus bodennahen Schichten genutzt, vorwiegend in Einfamilienhäusern, die mit Erdsonden und elektrischen Wärmepumpen heizen. Dass Geothermie aber auch in ganz großem Maßstab genutzt werden kann, um urbane Zentren mit Wärme zu versorgen, beweisen Länder wie Indonesien, Italien oder China, in Europa einzelne Großstädte wie Paris. Hier sind Geothermiekraftwerke im Einsatz, die die Erdwärme aus sehr tiefen Schichten fördern. Durch niedergebrachte Sonden strömt heißes Wasser in einen fortwährenden Kreislauf und betreibt Stromgeneratoren und Fernheizkraftwerke, Tag und Nacht, unabhängig vom Wetter und ohne wie beim Gasfracking Grundwasser zu vergiften oder CO2 freizusetzen. Dass die Technik auch im industriellen Maßstab funktioniert, beweisen in Deutschland bereits 42 Geothermiekraftwerke, die immerhin 45 Megawatt elektrische Leistung hervorbringen und 360 Megawatt installierte Wärme. Der Anteil der aus Geothermie erzeugten Energie am Gesamtverbrauch ist dennoch verschwindend gering.
Wie unvergleichlich größer dagegen das Potenzial ist, das schon in naher Zukunft in Deutschland daraus erschlossen werden könnte, haben gerade zwei unabhängige Studien eindrucksvoll dargelegt. Just während Robert Habeck um neue Gaslieferungen verhandelte, haben sechs Einrichtungen der Fraunhofer Gesellschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft dazu ein detailliertes Strategiepapier veröffentlicht. 23 Wissenschaftler:innen beschreiben darin die bislang unterschätzten Möglichkeiten: So könnte allein die Erschließung von hydrothermalen Reservoiren, das sind wasserführende heiße Schichten in Tiefen unter 400 Metern, zeitunabhängig ein Potenzial von 300 Terrawattstunden (TWh) erschließen, um industrielle Fertigungsprozesse und Wohnungen mit genügend heißer Energie zu versorgen. Die Leistung entspricht dabei bereits 25 Prozent des gesamten deutschen Gesamtwärmedarfs. Darüber hinaus ließen sich weitere Tiefenschichten für die sogenannte petrothermale Geothermie nutzen. Dabei wird Wasser unter großem Druck in heiße Tiefenschichten gepresst und wieder befördert, um an der Oberfläche Strom und Fernwärme zu erzeugen. Außerdem eignen sich diese Tiefenschichten als riesige Wärmspeicher. Deren Potenziale werden auf noch einmal über 500 Terrawattstunden geschätzt. Hinzu kommen die Möglichkeiten der bislang ebenfalls nur ansatzweise genutzten Oberflächengeothermie mit bodennahen Erdsonden und Wärmepumpen für die Beheizung und Kühlung von Wohnungen und Gewerbeimmobilien. Zusammengenommen wäre dies alles andere als nur „ein Tropfen aus dem heißen Stein“.
Grundlastfähig und für 3 Cent pro Kilowattstunde
Die großen Möglichkeiten, aber auch die Notwendigkeit der Nutzung von Geothermie unterstreicht ein zweites Gutachten, das ebenfalls vor wenigen Wochen – bisher nur als Preprint – veröffentlicht wurde. In einer Metastudie zeigt das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) ebenfalls das Potenzial der Geothermie als erneuerbarer Energie und als Ersatz für fossile Brennstoffe in der Wärmeversorgung auf. Dessen Fazit: Ohne den durch Sofortmaßnahmen initiierten, massiven Ausbau der Geothermie ist der Aufbau des Ökowärmesektors zur Erreichung der nationalen Klimaschutzziele nicht möglich. Empfohlen wird dies in Kombination mit einer praxistauglichen Reduktion des Energiebedarfs im Bereich Raumwärme und Warmwasser durch Gebäudesanierung. In Kombination von oberflächennaher Geothermie sowie Erdwärme aus hydrothermalen Schichten können unter Einsatz bereits etablierter Techniken danach 42 Prozent der Ökowärme für den Bereich Raumwärme/Warmwasser abgedeckt werden.
Die Studien zeigen auch in welchen Regionen Deutschlands Erdwärme optimal genutzt und gefördert werden könnte. Neben dem Großraum München und dem Voralpenland sind es vor allem der Oberrheingraben zwischen Basel und Frankfurt, in Norddeutschland zwischen der holländischen und polnischen Grenze, an Nord- und Ostsee, vor allem aber auch in den Ballungsräumen des Ruhrgebiets, wo der Wärmebedarf am größten ist. Geothermiekraftwerke benötigen zudem wenig Platz, verursachen geringe Emissionen, können in der Verantwortung von Kommunen betrieben werden und haben eine im Vergleich große Akzeptanz in der Bevölkerung. Die Experten verweisen angesichts explodierender Energiepreise auch auf den günstigen Kostenfaktor. Geothermie lässt sich danach wettbewerbsfähig mit Gestehungskosten von weniger als 3 Cent/Kilowattstunde (< 30 Eur/MWh) erzeugen. Sie macht dabei ökonomisch und politisch unabhängig von Energieimporten. Und sie ist ein willkommener Ersatz von Kohle- und Atomenergie, da sie tageszeit- und saisonunabhängig, also grundlastfähig zur Verfügung steht.
Wo bleibt die Mission?
Nachdem Robert Habeck erfolgreich von seiner Gassubstitutionstour zurückgekehrt war, legte er im April schließlich der Öffentlichkeit auch noch das sogenannte Osterpaket vor, ein umfangreiches Maßnahmenbündel zum Ausbau von Windenergie und der Förderung der Photovoltaik sowie der entsprechenden Infrastruktur. Ziel ist die Stromgewinnung innerhalb von 13 Jahren auf erneuerbare Quellen umzustellen. Das Thema Wärmewende spielte im Osterpaket zunächst keine Rolle.
Angesichts der nahezu zeitgleich veröffentlichten Erkenntnisse der Wissenschaft zur Geothermie stellt sich unmittelbar die Frage, warum angesichts der aktuellen politischen Konstellation nicht auch die unschlagbaren Vorteile der Geothermie genutzt werden. Eine populistische Antwort darauf könnte lauten: Weil die Politik Geothermie buchstäblich nicht auf dem Zettel hat und dafür erst recht keinen ausgearbeiteten Plan.
Tatsächlich spielt Geothermie für die Konzepte zur Energiewende eine nur sehr untergeordnete Rolle. Trotz jahrzehntelanger Praxis fehlte es bislang an einer genügend valider Potenzialeinschätzung, wie sie jetzt jedoch vorgelegt wurden. Aber auch an wissenschaftlich entwickelten Innovationen für Verfahren, Produkte und Werkzeuge, wie sie für die Geothermienutzung erforderlich sind. Vor allem das sogenannte Fündigkeitsrisiko ist weiterhin vielfach abschreckend. Die wesentlichen Kosten entstehen bei den Erschließungsbohrungen, und gehen diese ins Leere, was wegen ungenügender Forschung bislang nicht auszuschließen ist, werden solche Projekte zum Lotteriespiel und für kleinere Betreiber zuweilen existenzbedrohend.
Unvorstellbare Energien schlummern kurz unter der Erdoberfläche © Foto: Natalia Kollegova auf pixabay
Dabei stellt die Nutzung von Geothermie keine Sprunginnovation dar, sondern nur deren Skalierung. Damit aus solchen Inventionen tatsächliche Innovationen werden, die eine zentrale Herausforderung adressieren, müssen sie gezielt durch Missionen hervorgerufen und begleitet werden. Und dies genau ist ein zentrales Defizit der praktizierten deutschen Innovationspolitik. Trotz langjähriger Forderungen von Innovationswissenschaft und Expertenkommissionen verfügen wir noch immer nicht über ein System transformationsorientierter Missionen, die aktuelle Herausforderungen priorisiert, die notwendigen Ressourcen und Verantwortlichkeiten koordiniert, die erforderliche Innovationen stimuliert und schließlich die Wege in ihre Anwendung ebnet.
Dabei hat die Politik eine solche Missionsorientierung schon seit Jahren in Aussicht gestellt. Die High-Tech-Strategie des CDU-geführten Forschungsministeriums bekannte sich ausdrücklich über mehreren Legislaturperioden zu solchen Missionen. Zurecht kritisierte die damalige Oppositionssprecherin Anna Christmann von den Grünen die Hightech-Strategien „als ein Sammelsurium wohlklingender Überschriften. Eine große Show auf Hochglanzpapier. Alles was eine gute Strategie ausmachen sollte – ambitionierte Zielvorgaben, klare Prioritätensetzung, und systematisches internes und externes Monitoring – lässt die Bundesregierung vermissen.“ Die aktuelle Hightech-Strategie 2025, weil nicht ganzheitlich konzipiert, ignoriert so in ihrer „Energiemission“ daher auch konsequent das Thema Geothermie.
Planwirtschaft durch Innovationsagenturen?
Die neue Ampel-Regierung ist angetreten, alles besser zu machen und insbesondere die geforderten Missionen zu realisieren. Im Koalitionsvertrag heißt es: „Gewagte Forschungsideen finden in der Zukunftsstrategie Platz. Forschungsbedarfe müssen ressortübergreifend, schneller und wirksamer adressiert werden.“ Und unter den sechs zentralen Feldern der Zukunftsstrategie des BMBF, wie sie die neue Regierung im Dezember vorgestellt hat, stehen an erster Stelle „moderne Technologien für eine wettbewerbsfähige und klimaneutrale Industrie, die Sicherstellung sauberer Energiegewinnung und -versorgung sowie nachhaltige Mobilität.“ Speziell zum Thema Geothermie findet sich im Ampelkoalitionsvertrag auf den 160 Seiten aber wiederum nur einziger dünner Satz.
Große Hoffnung setzten die Akteure der ehemaligen Opposition und der neuen Regierung dabei viele Jahre auf die Errichtung einer Agentur für Innovation. Das im April vom BMBF vorgelegte Eckpunktepapier zur Errichtung einer Deutschen Agentur für Transfer und Innovation (DATI) unter Federführung von Staatssekretär Thomas Sattelberger wird den Anforderungen an eine missionsorientierte Innovationspolitik bislang aber nicht im Ansatz gerecht. Im Gegenteil, so wie die DATI bislang konzipiert ist, sollen Innovationen auf regionaler Ebene vornehmlich aus der Initiative der Akteure vor Ort entstehen, wie kleineren Hochschulen für angewandte Wissenschaften und KMUs. Darüber hinaus ist lediglich eine lockere Koordination vorgesehen. Auf diesem Wege mögen zahlreiche inkrementelle Erfindungen und marktfähige Produkte für kleinere Teilprobleme entstehen, aber kaum der große Wurf zu einer umwälzenden Innovation. Die DATI-Idee folgt dabei dem alten Sattelberger´schen Credo, dass Innovationen weniger gesamtgesellschaftlichen Missionen folgen sollten, sondern aus unternehmerischer Kreativität und Nachfrage des Marktes entstehen.
Das Manko einer weiterhin fehlenden Gesamtstrategie und ressortübergreifenden Koordination von Innovationspolitik wurde auch kürzlich beim Forschungsgipfel deutlich. Der Vorsitzende der EFI-Kommission, Prof. Uwe Cantner, befürchtete dort, dass die neue Zukunftsstrategie wieder nur allein vom Forschungsministerium erstellt werde. Damit würden sich die bekannten Versäumnisse der vorhergehenden Regierung wie etwa bei der Digitalisierungsstrategie wiederholen. An echten Innovationen müssten aber alle zukunftsrelevanten Ressorts beteiligt werden, forderte Cantner, wie etwa die Ministerien für Wirtschaft, Gesundheit, Umwelt, Verkehr oder Digitales. Zum Thema einer fehlenden Koordination bei der Entwicklung der Zukunftsstrategie wollte beim Forschungsgipfel aber auch die grüne Staatssekretärin Franziska Brantner aus dem Bundesministerium für Wirtschafts- und Klima keine Stellung beziehen. In Loyalität zur gemeinsamen Regierung begründete sie ihr Schweigen: „Das gebietet die Fairness gegenüber dem BMBF.“
Die Mondlandung, Wasserstoff und Bochum als Vorbilder
Wie echte Sprunginnovationen und großtechnische Lösungen effektiv durch die Mission einer Innovationsagentur hervorgebracht werden können, haben die USA mit der (D)ARPA bewiesen, die nicht nur die Raumfahrtprogramme, sondern auch das Internet, E-Mail oder das GPS hervorgebracht haben. Sie könnte als ein Paradebeispiel für Planwirtwirtschaft im Herzen des Mutterlandes des Kapitalismus bezeichnet werden. Doch die (D)Arpa war stets eine eher schlanke, agile Institution mit nur wenigen Hundert Mitarbeitern. Sie war aber mit großen Budgets und Freiraum ausgestattet und in der Lage, umfänglich zu koordinieren und Ressourcen gezielt auf ein Ziel (wie die Raumfahrt) zu koordinieren. Als ein Ansatz für eine missionsorientierte Großinnovation könnte sich im Rückblick auch der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft im Rahmen des europäischen Green New Deals erweisen. Als Antwort auf die Folgen der Pandemiekrise konnten die ausgearbeiteten Pläne verabschiedet werden. Aus der bis dahin völlig vernachlässigten Einzeltechnik soll nun innerhalb weniger Jahre der Hochlauf zu einer europaweiten CO2-neutralen Wasserstoffwirtschaft möglich werden.
Selbst bei größeren Kraftwerkseinheiten, wie hier in vulkanen Gebieten verursachen Geothermiekraftwerke keine Emissionen außer Wasserdampf © Foto: Wikilmages auf pixabay
Für die Etablierung einer innovativen Technologie wie die Geothermie reicht die „unsichtbare Hand“ des Marktes nicht aus; sie bedarf einer strategischen Mission mit klaren Prioritäten, Koordinierung und ausreichend Ressourcen, die über längere Zeit hinweg – wahrscheinlich mindestens ein Jahrzehnt – ihre Wirkung entfalten kann.
Dies zeigen auch die beiden jüngst vorgelegten Studien. So haben die 23 ForscherInnen von Fraunhofer, Helmholz oder Leibniz darin nicht nur die großen Potenziale berechnet, sondern auch eine dezidierte Roadmap ausgearbeitet. Dabei liegt – wie bereits genannt – eine große Hürde für erfolgreiche Geothermiekraftwerke im Fündigkeitsrisiko, die den größten Teil der Investitionen darstellen. Bei Fehlbohrungen können sie für kleinere Träger und Betreiber wie Kommunen zum unkalkulierbaren Risiko werden.
Will Deutschland das Potenzial der Geothermie heben, müsste die Republik jedoch einige Tausend solcher Bohrungen setzen, erläutert Rolf Bracke vom Fraunhofer IEG. Dass es diese bislang nicht gibt, liege auch an den alten Strukturen der Energieversorger. Viele Stadtwerke seien lange auf billige Kohle eingestellt gewesen, da falle es schwer, umzusteuern und das Wärmenetz umzubauen. Er fordert daher eine Art Risikoversicherung für die Gemeinden. Nach dem Vorbild der Entwicklungszusammenarbeit könnte die Bundesregierung einen Fonds einrichten, der den Kommunen Erkundung und Erstbohrung finanziert. Wird man fündig, muss die Kommune das Geld zurückzahlen.
Auch andere erforderliche Schlüsseltechnologien mit 10-Jahres-Entwicklungszeiten, etwa für Hochtemperaturwärmepumpen, transkommunale Wärmenetze oder unterirdische Großwärmespeicher, können nur im Rahmen übergeordneter Missionen bewältigt werden. Das gesamte Wertschöpfungspotenzial von Forschung, Entwicklung, Anlagenbau, Export und Management sowie Ausbildung, Anwerbung und Qualifikation von Mitarbeitern kann nur durch einen koordinierten Plan der unterschiedlichsten Ressorts und Projektträger erschlossen werden. Und auch die horizontale Zusammenarbeit von europäischer, Bundes-, Länder- und vor allem der kommunalen Ebene kann nicht dem Zufall überlassen bleiben. Schließlich dürfte die flächendeckende Geothermie einen riesigen Investitionsbedarf erfordern, den Energieversorger, Kommunen, Betreiber, Verbraucher, strategische Investoren und öffentliche Hand nur gemeinsam stemmen können. Eine Riesenaufgabe, aber eine mit einem faszinierenden Erfolgsversprechen, für die weder die Agentur für Springinnovationen (Sprin-D) noch die gedachte DATI geeignet sind. Die Idee der Geothermie hat nur dann eine Chance, wenn die angekündigte neue Zukunftsstrategie der Bundesregierung tatsächliche Missionen, die diesen Namen verdienen, in das Repertoire ihrer Governance von Innovationen aufnimmt.
Bis dahin können weiterhin nur Pioniere einsam vorangehen, um die Erfolgsaussichten der Studien in der Praxis zu belegen. So treibt etwa München seit Jahren eine CO2-neutrale Fernwärme-Vision durch Geothermie massiv voran. Am Heizkraftwerk Süd läuft Deutschlands größtes Geothermie-Kraftwerk im Probebetrieb, das sechste der Münchener Stadtwerke. Und der Ausbau geht zeitnah weiter: Spätestens 2040 soll Geothermie den Großteil der Fernwärme-Versorgung für die Stadt liefern. Ein Vorbild für Wien, das jetzt mit München ein Abkommen geschlossen hat und bis 2040 ebenfalls ein Viertel seiner Fernwärme-Versorgung aus der Erde leisten will.
Das Geothermiekraftwerk der Gemeinde Sauerlach südlich von München: Seit Anfang 2014 wird hier planmäßig Geothermie ins Nahwärmenetz eingespeist. Damit kann der Ölverbrauch für Spitzenlast und Redundanz auf nahezu Null gesenkt werden. Und es passt sich auch noch optisch verträglich in die ländliche Umgebung ein. © Foto: Stux auf pixabay
Auch der Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg soll demnächst ebenfalls mit Energie aus der Tiefe erwärmt werden. Schon bei den ersten Erkundungsbohrungen haben die Pioniere vor einigen Wochen bereits in 1.300 und in 3.000 Metern Tiefe zwei vielversprechende Schichten erschlossen, die in den kommenden 50 Jahren regenerative Energien – auch ohne neue Gasterminals im Hafen – liefern könnten.
In Nordrhein-Westfalen haben sich fünf Kommunen mit der Fraunhofer IEG zusammengeschlossen, um den Schatz unter ihren Füssen zu bergen. Nicht zuletzt auch aus den Gruben stillgelegter Steinkohlebergwerke des Ruhrgebiets. So entsteht zum Beispiel in Bochum derzeit ein einzigartiges Projekt, das Geothermie, Wärmenetze, Untergrundspeicher und Großwärmepumpen für die kommunale Wärmewende in sich vereint. Auf dem 70 Hektar großen Gelände der ehemaligen Bochumer Opelwerke wächst gerade ein neuer zukunftsweisender Industriepark. Schon bei einer ersten Bohrung im Februar konnten die alten Stollen der Zeche Dannemann erschlossen werden. Wärmepumpen sollen nun bald das rund 30 Grad Celsius warme Grubenwasser der ehemaligen Zeche auf ca. 45 Grad Celsius erwärmen, um sie nutzbar zu machen. Das Wärme- und Kältenetz auf Basis von Geothermie wird dann im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Kälteversorgung mit Erdgasbetrieb jedes Jahr rund 3.200 Tonnen CO2 einsparen.
Nach jüngsten Berichten laufen nun auch die Verhandlungen über die euphorisch verkündete Energiepartnerschaft mit Katar sehr zäh. Die Scheichs verlangen hohe Preise und Lieferverträge bis 2045, während Deutschland schon in zehn Jahren klimaneutral sein will. Vielleicht sollten die nächsten Reisetermine von Robert Habeck und seiner KabinettskollegInnen deshalb statt an den Golf einmal nach München oder Bochum führen.
Quellen:
KFW RESEARCH Zukunftstechnologien für Deutschland
Hightech-Forum: Nachhaltigkeit im Innovationssystem
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