Der Erdkern ist heiß, rund 5.000 °C oder mehr, und diese Wärme strömt stetig nach außen, ständig nachgeliefert durch radioaktiven Zerfall. Unter unseren Füßen steigt die Temperatur meist um 25–30 °C pro Kilometer. In vulkanischen Regionen wie Island, Kenia, Indonesien und Neuseeland kommt die Hitze nah an die Oberfläche, dort wird schon seit über hundert Jahren Strom daraus gewonnen. Oberflächennahe Erdwärme dagegen lässt sich mit Wärmepumpen fast überall nutzen. Und eine neue Generation von Bohrtechnik könnte tiefe Wärme auch weit außerhalb vulkanischer Zonen erschließen. Dieser Ratgeber behandelt alle drei Bereiche.
Geothermische Ressourcen: ein breites Temperaturspektrum
| Ressource | Temperatur | Tiefe | Typische Nutzung |
|---|---|---|---|
| Oberflächennaher Untergrund | 8–15 °C | 1–200 m | Erdwärmepumpen zum Heizen und Kühlen |
| Niederenthalpie-Aquifere | 30–100 °C | 0,5–3 km | Fernwärme, Gewächshäuser, Thermalbäder, Prozesswärme |
| Mittlere Enthalpie | 100–180 °C | 1–4 km | Binärkraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplung |
| Hochenthalpie (vulkanisch) | 180–350 °C+ | 0,5–3 km | Flash- und Trockendampfkraftwerke |
| Heißes trockenes Gestein / EGS | 150–300 °C | 3–7 km | Petrothermale Stromerzeugung (im Aufbau) |
| Superheiß / überkritisch | >374 °C | 2–10 km | Forschung (Iceland Deep Drilling Project) |
In der kontinentalen Kruste liegt der geothermische Gradient im Mittel bei 25–30 °C/km, in Vulkan- und Grabenzonen kann er 50–100 °C/km übersteigen. Auf Island erreichst du 150 °C womöglich schon in 2 km Tiefe, in weiten Teilen Europas brauchst du dafür 5 km.
Geothermiekraftwerke
Den ersten Strom aus Erdwärmedampf erzeugte man 1904 im italienischen Larderello. Heute sind drei Kraftwerkstypen im Einsatz:
- Trockendampf: Dampf aus dem Reservoir treibt die Turbinen direkt an. Solche Lagerstätten sind selten. Larderello ist eine, The Geysers in Kalifornien, der größte Geothermiekomplex der Welt, eine andere.
- Flash-Dampf: Heißes Wasser unter hohem Druck (über ~180 °C) verdampft schlagartig, sobald der Druck sinkt. Das ist der häufigste Typ.
- Binärkraftwerk (ORC): Wasser mittlerer Temperatur (100–180 °C) erhitzt ein zweites Medium mit niedrigerem Siedepunkt, das die Turbine antreibt. Der Kreislauf ist geschlossen, die Emissionen sind sehr gering, und dieser Typ wächst am schnellsten.
Elektrische Leistung = thermische Leistung × Umwandlungswirkungsgrad (≈ 8–15% binär, 15–20% Flash)
Beispiel: 80 kg/s Thermalwasser, 160 °C → 70 °C, c_p ≈ 4.2 kJ/kg·K Thermisch: 80 × 4.2 × 90 = 30,240 kW ≈ 30 MW_th Elektrisch bei 12% (binär): ≈ 3.6 MW_e
Die Thermodynamik hält den Umwandlungswirkungsgrad niedrig (bei diesen Temperaturen liegt die Carnot-Grenze nur bei 20–30 %), dafür kostet der Brennstoff nichts. Geothermiekraftwerke laufen mit Kapazitätsfaktoren von 70–95 %, einem der höchsten Werte aller Stromquellen, und liefern gesicherten erneuerbaren Grundlaststrom.
Weltweite Leistung
Laut IRENA und IEA sind rund 16–17 GW Geothermieleistung installiert. Sie erzeugen etwa 95–100 TWh pro Jahr, weniger als 0,5 % des Weltstroms.
| Land | Leistung (ca.) | Anteil / Anmerkungen |
|---|---|---|
| USA | ~3,9 GW | Größter Erzeuger; vor allem Kalifornien und Nevada |
| Indonesien | ~2,6 GW | Größtes Potenzial der Welt (geschätzt ~24 GW) |
| Philippinen | ~1,9 GW | ~10 % des Stroms |
| Türkei | ~1,7 GW | Starkes Wachstum in den 2010er-Jahren |
| Neuseeland | ~1,0 GW | ~18–20 % des Stroms |
| Kenia | ~0,9–1,0 GW | In den letzten Jahren rund 40–45 % des Stroms |
| Mexiko, Italien, Island, Japan | je 0,4–1,0 GW | Island deckt ~30 % des Stroms und ~90 % der Raumwärme mit Geothermie |
Die Leistungsangaben sind gerundet (IRENA / ThinkGeoEnergy, 2024–2025). Einzelne Kraftwerke findest du auf der Kraftwerkskarte.
Direkte Nutzung: Erdwärme als Wärme
Erdwärme direkt als Wärme zu nutzen ist weit effizienter, als Strom daraus zu machen. Die weltweite Übersicht von Lund & Toth bezifferte die direkte Nutzung 2019 auf etwa 1.020 PJ (rund 280 TWh) pro Jahr, mehr als das Doppelte des Geothermiestroms. Über die Hälfte davon entfiel auf Erdwärmepumpen. Die wichtigsten Anwendungen:
- Fernwärme. Reykjavík heizt etwa 90 % seiner Gebäude mit Thermalwasser. Paris nutzt seit den 1970er-Jahren den Dogger-Aquifer und versorgt so heute über 250.000 Wohnungen, und München will sein Fernwärmenetz bis 2040 überwiegend mit Geothermie betreiben.
- Gewächshäuser und Landwirtschaft (Niederlande, Kenia, Island).
- Prozesswärme zum Trocknen, für die Lebensmittelverarbeitung und die Zellstoffherstellung.
- Baden und Thermalbäder, historisch die größte Nutzung.
Erdwärmepumpen: Geothermie für alle
Genau genommen ist oberflächennahe Erdwärme überwiegend gespeicherte Sonnenenergie, Erdwärmepumpen werden aber meist zur Geothermie gezählt. Schon wenige Meter unter der Oberfläche bleibt der Boden das ganze Jahr nahe der mittleren Jahreslufttemperatur, in Mitteleuropa bei etwa 8–12 °C. Eine Wärmepumpe mit Erdsonde oder Flächenkollektor entzieht ihm im Winter Wärme (und kann im Sommer zum Kühlen Wärme abgeben) und erreicht dabei Jahresarbeitszahlen von 3,5–4,8.
| Kollektorart | Typische Entzugsleistung | Investitionskosten (Europa) |
|---|---|---|
| Erdsonde (50–200 m) | 40–70 W pro Meter | 40–80 € pro Bohrmeter |
| Flächenkollektor (1,2–2 m tief) | 10–35 W pro m² Boden | Günstiger, braucht aber viel Fläche |
| Energiepfähle / Fundamente | 20–60 W pro Meter | In Neubauten integriert |
Ein typisches Haus mit 10 kW braucht rund 150–200 m Erdsonde. Mit dem Erdwärmepumpen-Rechner legst du deine Anlage aus und vergleichst sie im Wärmepumpenrechner mit Luftwärmepumpen. Am dichtesten ist der Markt für Erdwärmepumpen in Wohnhäusern in Schweden, der Schweiz und Deutschland.
Kosten
| Kennzahl | Typische Spanne |
|---|---|
| Investitionskosten Kraftwerk | 3.000–6.000 $/kW (IRENA; bei kleinen oder EGS-Projekten mehr) |
| Anteil der Bohrkosten | 30–50 % |
| Bohrtiefe und Kosten | 1,5–4 km; 3–10 Mio. $ pro Bohrung |
| LCOE konventionell (IRENA-Weltdurchschnitt, letzte Jahre) | ~0,06–0,07 $/kWh |
| LCOE EGS (aktuelle Demonstrationsprojekte) | Höher; Ziel 0,05–0,07 $/kWh bis 2035 (DOE Enhanced Geothermal Shot: 45 $/MWh) |
| Kapazitätsfaktor | 70–95 % |
Die größte Hürde ist das Fündigkeitsrisiko. Ein Projektentwickler gibt womöglich 10–30 Mio. $ für Erkundungsbohrungen aus, bevor er weiß, ob das Reservoir genug liefert. Risikoteilungsmodelle wie die Geothermal Risk Mitigation Facility in Ostafrika helfen. Kosten vergleichst du im LCOE-Rechner.
Petrothermale Systeme: ein möglicher Durchbruch
Konventionelle Geothermie braucht drei Dinge am selben Ort: Wärme, natürliche Klüfte und Wasser. EGS schafft die letzten beiden künstlich. Man bohrt in heißes Gestein, presst Wasser unter Druck hinein, um Klüfte zu öffnen, und lässt dann Fluid zwischen Injektions- und Förderbohrung zirkulieren. Die jüngsten Fortschritte:
- Horizontalbohrungen und mehrstufige Stimulation, beides aus der Schiefergasindustrie übernommen, haben Bohrzeit und Kosten stark gesenkt. Fervo Energys Project Red in Nevada liefert seit 2023 Strom, das 500-MW-Projekt Cape Station in Utah soll um 2026 erstmals einspeisen.
- Im Feldlabor FORGE des US-Energieministeriums in Utah wurden Bohrungen in Granit bei ~230 °C miteinander verbunden.
- Geschlossene „Advanced Geothermal Systems“ lassen Fluid durch abgedichtete Bohrungen zirkulieren und kommen ohne Stimulation aus.
Die GeoVision-Studie des US-Energieministeriums schätzt, dass Geothermie in den USA mit besserer Technik bis 2050 rund 60 GW liefern könnte (etwa 8,5 % der Erzeugung). Der IEA-Bericht von 2024 hält es für möglich, dass Geothermie der nächsten Generation bis 2050 bis zu 15 % des weltweiten Zuwachses der Stromnachfrage deckt, falls die Kosten wie erwartet sinken. Das ist ein großes „falls“.
Eignet sich deine Region?
Das geothermische Potenzial hängt davon ab, wie tief du für nutzbare Temperaturen bohren musst, wie durchlässig das Gestein ist und ob Wasser vorhanden ist. Eine grobe Orientierung:
| Geologische Situation | Beispiele | Realistische Nutzung |
|---|---|---|
| Vulkanbögen und Grabenbrüche | Island, Kenia (Ostafrikanischer Graben), Indonesien, Philippinen, Neuseeland, Mittelamerika, Japan | Konventionelle Flash- und Binärkraftwerke, direkte Wärmenutzung |
| Dehnungsbecken und heiße Sedimentaquifere | Pannonisches Becken (Ungarn, Westrumänien), Oberrheingraben, Pariser Becken, bayerisches Molassebecken, Westtürkei | Fernwärme, Binärkraftwerke, KWK |
| Stabile Kontinentalkruste mit mäßigem Gradienten | Großteil Großbritanniens, Skandinavien, Osten der USA | Erdwärmepumpen; tiefe Wärme für Wärmenetze; künftig EGS |
| Überall | – | Erdwärmepumpen und oberflächennahe saisonale Speicher |
Nationale geologische Dienste veröffentlichen Karten zu Wärmestrom und Temperatur in der Tiefe, und viele Länder bieten Online-Tools zu Bohrgenehmigungen und zur Eignung für Erdwärme an. Bevor jemand für ein Tiefenprojekt eine Erkundungsbohrung wagt, trägt meist eine Machbarkeitsstudie vorhandene Daten aus Öl- und Gasbohrungen, seismische Messungen und Geochemie zusammen. Ungarn etwa hat einen der höchsten Wärmeströme im kontinentalen Europa und beheizt mehrere Städte mit Thermalwasser. Im rumänischen Oradea speist Thermalwasser seit den 1990er-Jahren die Fernwärme.
Für einen Haushalt ist die Entscheidung einfacher. Fast jeder Garten mit Platz für eine Erdsonde oder einen Flächenkollektor eignet sich für eine Erdwärmepumpe, sofern die örtlichen Genehmigungs- und Grundwasserschutzregeln es zulassen.
Umweltwirkungen
Emissionen. Binärkraftwerke stoßen im Betrieb fast nichts aus. Flash- und Trockendampfkraftwerke setzen nicht kondensierbare Gase aus dem Reservoir frei, vor allem CO₂ und Schwefelwasserstoff. Die Betriebsemissionen liegen meist bei 5–100 g CO₂/kWh, manche Felder mit karbonatreichen Reservoiren, etwa Teile der Westtürkei, kommen aber auf über 400 g/kWh. Über den Lebenszyklus liegen die Medianwerte bei rund 30–40 g CO₂e/kWh (IPCC). Das isländische Projekt CarbFix pumpt CO₂ und H₂S zurück in den Untergrund, wo sie zu Gestein mineralisieren.
Induzierte Seismizität. Die meisten Beben sind zu schwach, um sie zu spüren, EGS-Projekte haben aber auch spürbare Erschütterungen ausgelöst: Basel (2006, M3,4, Projekt abgebrochen) und Pohang in Südkorea (2017, M5,5, laut einer Regierungsuntersuchung durch das Projekt verursacht). Moderne Projekte arbeiten mit Echtzeitüberwachung und „Ampelsystemen“, die die Injektion drosseln, sobald die seismische Aktivität zunimmt.
Fläche und Wasser. Geothermie braucht wenig Fläche, pro Energieeinheit etwa so viel wie Kernkraft oder weniger. Binärkraftwerke mit Luftkühlung verbrauchen kaum Wasser. In einigen Feldern kam es zu Bodensenkungen und Schäden an heißen Quellen und Geysiren (Wairakei, Neuseeland).
Fazit
Geothermie ist die einzige erneuerbare Energie, die rund um die Uhr gleichmäßig liefert und im Prinzip fast überall auf der Erde verfügbar ist. Wirtschaftlich ist sie aber nur dort, wo die Wärme erreichbar ist. Beim Strom bleibt sie eine Nische, konzentriert auf vulkanische Länder. Bei der Wärme ist sie an Orten wie Island und Paris schon eine wichtige Quelle, und Erdwärmepumpen übertragen dasselbe Prinzip auf jedes Haus. Erreichen petrothermale Systeme ihre Kostenziele, könnten sie zu einer bedeutenden Quelle gesicherten sauberen Stroms werden. Welche Länder vorn liegen, zeigt die Weltenergiekarte. Oberflächennahe Geothermie für dein Haus rechnest du mit dem Erdwärmepumpen-Rechner durch.
Rechner zu diesem Thema
Häufige Fragen
Wie viel Strom stammt aus Geothermie?
Ist Geothermie erneuerbar?
Was ist der Unterschied zwischen Geothermiekraftwerken und Erdwärmepumpen?
Was sind petrothermale Systeme (EGS)?
Löst Geothermie Erdbeben aus?
Was kostet Strom aus Geothermie?
Quellen & Literatur
- IEA (2024). The Future of Geothermal Energy
- IRENA — Renewable Power Generation Costs in 2024
- U.S. DOE (2019). GeoVision: Harnessing the Heat Beneath Our Feet
- NREL — Geothermieforschung und Annual Technology Baseline
- Lund, J. W. & Toth, A. N. (2021). Direct utilization of geothermal energy 2020 worldwide review. Geothermics 90
Die Zahlen in diesem Ratgeber sind typische Bandbreiten aus den genannten Quellen. Deine eigenen Werte hängen von Standort, Preisen und Ausstattung ab. Für standortgenaue Schätzungen nutzt du am besten die verlinkten Rechner.