Ein technischer Durchbruch könnte die Nutzung geothermischer Energie durch Staaten steigern

Das Geothermiekraftwerk Steamboat Hills in Nevada leitet Dampf aus dem Untergrund zur Stromerzeugung. Einige Staaten sehen großes Potenzial für den Ausbau der Geothermie. (Flickr/ThinkGeoEnergy)

In einigen Staaten haben Gesetzgeber den Grundstein dafür gelegt, geothermische Energie in das Stromnetz einzuspeisen und unterirdische Wärme in Gebäude zu pumpen. Nun könnte ein technologischer Durchbruch diese Ambitionen dramatisch erweitern – und möglicherweise eine neue Welle politischer Maßnahmen zur Erschließung geothermischer Quellen auslösen.

Letzten Monat gab ein Unternehmen die erfolgreiche Demonstration einer neuen Bohrtechnik im Westen bekannt, die nach eigenen Angaben die Möglichkeiten für den Bau von Geothermieanlagen erheblich erweitern wird. Und in der östlichen Hälfte des Landes, wo Geothermie hauptsächlich als Heiz- und Kühlquelle genutzt werden kann, hat eine Gemeinde kürzlich den Grundstein für das erste von einem Versorgungsunternehmen betriebene Wärmeenergienetz gelegt.

Einige Beamte sagen, dass diese Fortschritte vielversprechend seien. Eine Handvoll Bundesstaaten haben in diesem Jahr Gesetze verabschiedet und andere erwägen Maßnahmen, die Geld und Vorschriften zur Unterstützung der Branche bereitstellen würden.

„Es gab enorme technologische Durchbrüche in der Geothermie“, sagte der demokratische Gouverneur von Colorado, Jared Polis, in einem Interview mit Stateline. „Jetzt sind mehr geografische Gebiete förderfähig und in der Lage, kostengünstige Geothermie zu erzeugen. Man sieht, dass sich immer mehr Bundesstaaten mit der gleichen Dringlichkeit wie Colorado an geothermische Möglichkeiten wenden.“

Im Westen betrachten einige Staaten Geothermiekraftwerke als eine entscheidende Quelle für „immer verfügbaren“ sauberen Strom – eine belastbare Energieversorgung zur Stärkung der Netze, die durch Wind- und Solarenergie versorgt werden.

Gleichzeitig glauben einige Gesetzgeber in den östlichen Bundesstaaten, dass unterirdische Wärmenetze gasbetriebene Öfen in vielen Stadtvierteln, Campusgeländen und Gewerbegebäuden ersetzen könnten.

In beiden Fällen glauben die Befürworter, dass der Übergang zur Geothermie auf die Bohr- und Pipelinebau-Expertise der Öl- und Gasarbeiter zurückgreifen könnte.

Dennoch wird der Ausbau der Geothermie noch einiges erfordern. Erkundungsbohrungen sind teuer und unsicher, und Branchenführer sagen, dass staatliche Unterstützung erforderlich ist, um diese Anfangsphase für Unternehmen bewältigbar zu machen.

Mittlerweile hat sich die Bohrtechnik, bei der Wasser in gebrochenes Gestein injiziert wird, bei Öl- und Gasbetrieben als umstritten erwiesen. Während bei Geothermieprojekten nicht die gleichen Chemikalien zum Einsatz kommen, die mit der Grundwasserverschmutzung in Verbindung gebracht werden, könnten andere Bedenken – wie beispielsweise eine erhöhte seismische Aktivität – neue Vorschläge in Frage stellen.

Letzten Monat gab das in Texas ansässige Unternehmen Fervo Energy bekannt, dass seine Pilotanlage in Nevada die erste kommerziell nutzbare verbesserte Geothermietechnologie erfolgreich demonstriert hat. In der Vergangenheit war die Geothermie – die Dampf an die Oberfläche bringt, der Turbinen antreibt – auf Standorte mit natürlich vorkommender Wärme, flüssigem und durchlässigem Gestein angewiesen. Verbesserte Systeme nutzen Öl- und Gasbohrtechniken, um künstliche Reservoirs zu schaffen.

Sarah Jewett, Vizepräsidentin für Strategie des Unternehmens, sagte, Standorte mit durchlässigem Gestein seien begrenzt und unvorhersehbar. Mithilfe der Horizontalbohrtechnik lässt sich diese Durchlässigkeit herstellen und Wasser in Hotspots unter der Erde pumpen.

„Das ist es, was das Potenzial der Geothermie wirklich freisetzt, aber es wurde in den USA noch nie zuvor auf kommerzieller Ebene demonstriert“, sagte sie. „Viele Leute sagten, das sei nicht machbar. Dies eröffnet enorme neue Geografien (für die geothermische Stromerzeugung).“

Die Anlage wird später in diesem Jahr an das Netz Nevadas angeschlossen und 3,5 Megawatt Strom für die Stromversorgung von Google-Rechenzentren liefern. Fervo hat mit dem Bau eines weiteren Projekts in Utah begonnen, das bis 2028 voraussichtlich 400 Megawatt liefern wird. Das reicht aus, um 300.000 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Geothermie liefert weniger als ein halbes Prozent des Stroms des Landes. Befürworter gehen davon aus, dass Fortschritte in der Technologie es letztendlich ermöglichen werden, bis zu 20 % des US-Stromnetzes mit Strom zu versorgen.

Die Ankündigung von Fervo könnte die Ambitionen einiger westlicher Staaten verstärken, die daran arbeiten, mehr Geothermie ans Netz zu bringen. Die Western Governors' Association unter dem Vorsitz von Polis hat eine Initiative zu diesem Thema ins Leben gerufen und kürzlich einen Bericht mit mehreren politischen Empfehlungen herausgegeben.

Branchenführer haben klare politische Richtlinien und gut ausgestattete Genehmigungssysteme sowie öffentliche Mittel zur Unterstützung von Erkundungsbohrungen gefordert, die für Unternehmen finanziell riskant sein können. Sie forderten außerdem mehr Regulierungsbehörden auf, „saubere, feste“ Energiestandards zu erlassen, wie etwa die 1.000-Megawatt-Anordnung Kaliforniens im Jahr 2021, die die Energieversorger anwies, mehr Projekte mit bedarfsorientierten Ressourcen wie Geothermie zu bauen.

In Colorado haben die Gesetzgeber in diesem Jahr eine Reihe von Geothermiemaßnahmen verabschiedet, darunter einen Rahmen für die Genehmigung neuer Geothermiebetriebe durch die Regulierungsbehörden. Im Rahmen der Maßnahme wurde die Öl- und Gasschutzkommission des Staates in Energie- und Kohlenstoffmanagementkommission umbenannt und erhielt die Aufsicht über Geothermieprojekte.

„Sie haben jetzt ein beschleunigtes Genehmigungsverfahren für geothermische Bohrungen“, sagte Polis. „Es gab wirklich keine einfache Möglichkeit, das zu bewerkstelligen.“

Weitere von Polis unterzeichnete Gesetzesentwürfe sehen eine Steuergutschrift in Höhe von 35 Millionen US-Dollar für geothermische Stromprojekte vor und ermöglichen Gasversorgern den Aufbau von Wärmeenergienetzen. Der Gesetzgeber stellte außerdem Mittel zur Verfügung, um die Colorado Mesa University beim Ausbau ihres geothermischen Heiz- und Kühlsystems zu unterstützen.

Anfang dieses Jahres verabschiedeten die Gesetzgeber des Bundesstaates New Mexico eine Maßnahme zur Bereitstellung von Krediten und Zuschüssen für Geothermieprojekte sowie eine Erhöhung der Mittel, um den staatlichen Regulierungsbehörden dabei zu helfen, Genehmigungsentscheidungen zu beschleunigen. Der Gesetzentwurf wurde von der Legislative nahezu einstimmig angenommen, aber die demokratische Gouverneurin Michelle Lujan Grisham lehnte es ab, ihn zu unterzeichnen, was die Unterstützer überraschte.

„New Mexico hat aufgrund unserer Geologie den einfachsten Zugang zu heißem Gestein, und wir verfügen jetzt auch über Bohrinseln in der Öl- und Gasindustrie, die eingesetzt werden können“, sagte Staatssenator Jerry Ortiz y Pino. ein Demokrat, der den Gesetzentwurf gesponsert hat.

Ortiz y Pino sagte, der Gesetzgeber hoffe, sich mit Lujan Grisham zu treffen, auf ihre Einwände einzugehen und den Gesetzentwurf im nächsten Jahr wiederzubeleben. Die Gouverneurin, die in ihrem Veto gegen ein Steuergutschriftspaket, das Geothermieprojekte umfasste, die finanzielle Verantwortung anführte, reagierte nicht auf eine Bitte um Stellungnahme.

Unterdessen verabschiedeten die Staats- und Regierungschefs von West Virginia im vergangenen Jahr ein Gesetz zur Einführung eines Regulierungsprogramms für Geothermie. Der Staat verfügt im Vergleich zu anderen östlichen Staaten über unterirdische Hotspots in relativ geringen Tiefen.

„Wir wollten die Grundlagen schaffen, damit Unternehmen, die West Virginia in Betracht ziehen wollten, kein Unbekannter waren“, sagte Del. Adam Burkhammer, ein Republikaner, der den Gesetzentwurf unterstützte. „Wir überregulieren nicht, wir legen lediglich einen klaren Weg nach vorne fest.“

Anfang dieses Jahres begannen die Bohrungen für die erste geothermische Testbohrung des Bundesstaates.

In vielen östlichen Bundesstaaten befinden sich die zur Stromerzeugung erforderlichen unterirdischen Hotspots viele Kilometer unter der Oberfläche, sodass die Stromerzeugung mit der vorhandenen Technologie nicht möglich ist. Heizen und Kühlen durch Geothermie kann jedoch in viel geringeren Tiefen erreicht werden, und viele Gesetzgeber sehen darin große Chancen.

„Das Potenzial ist äußerst aufregend“, sagte Maryland Del. Lorig Charkoudian, ein Demokrat, der Gesetze zur Ermöglichung geothermischer Wärmenetze entwirft. „Dies ist ein wirklich wichtiger Schritt beim Übergang von fossilen Brennstoffen zu nicht verbrennender sauberer Energie.“

Geothermische Systeme transportieren mithilfe von Leitungsflüssigkeiten Wärme aus dem Untergrund und übertragen sie dann mithilfe eines Wärmetauschers an das Lüftungssystem eines Gebäudes. In warmen Monaten kann derselbe Prozess Gebäude kühlen, indem überschüssige Wärme in den Untergrund geleitet wird.

Solche Systeme gewinnen als Lösung für Einzelhäuser und sogar große Campusgelände zunehmend an Bedeutung. Aber Charkoudian und andere wollen, dass die Versorgungsunternehmen Pipelines verlegen, um Wärmeenergienetze durch Städte und Gemeinden zu schaffen und dabei die vorhandene Arbeitskräfte- und Tarifstruktur zu nutzen.

Charkoudian entwirft einen Gesetzentwurf, der Gasversorgern den Bau vernetzter Geothermiesysteme ermöglichen würde, wobei der Schwerpunkt zunächst auf marginalisierten Gemeinschaften liegt. Sie rechnet damit, die Maßnahme nächstes Jahr einzuführen.

„Wenn man supereffiziente Erdwärme und -kühlung mit einem vernetzten System kombiniert, erhält man die effizienteste Möglichkeit, ein ganzes Viertel zu heizen und zu kühlen“, sagte sie.

Sie merkte an, dass solche Netzwerke es auch Verbrauchern mit hohem Energieverbrauch wie Rechenzentren ermöglichen könnten, „Abwärme“ an nahegelegene Gebäude zu übertragen, die sie benötigen.

Der Vorstoß in Maryland folgt einem im vergangenen Jahr in New York verabschiedeten Gesetz zur Schaffung einer Regulierungsstruktur für Wärmeenergienetze. Auch die New Yorker Gesetzgeber stimmten in diesem Jahr mit überwältigender Mehrheit dafür, die Bohrtiefe für solche Systeme auf unter 500 Fuß zu erweitern, was nach Ansicht der Befürworter notwendig sei, um sie in dicht besiedelten Stadtvierteln zu installieren.

Anfang dieses Jahres hat Framingham, Massachusetts, den Grundstein für das erste von einem Versorgungsunternehmen betriebene Pilotprojekt für ein Geothermienetz im Land gelegt.

Und in Vermont hoffen die Gesetzgeber, im nächsten Jahr einen Vorschlag zur Schaffung einer Regulierungsstruktur für solche Wärmeenergienetze vorzulegen. Da nur ein Gasversorger ein Drittel der Staatsfläche abdeckt, würde der Gesetzentwurf auch die Verwaltung solcher Netze durch Städte, gemeinnützige Organisationen oder Hausbesitzerverbände ermöglichen.

Befürworter sagen, dass der Gesetzentwurf nicht nur die Emissionen senken, sondern auch bei den Heizpreisen helfen könnte, da steigende Treibstoffkosten ein großes Problem in einem Staat darstellen, in dem fast die Hälfte der Einwohner auf Heizöl angewiesen ist.

„Es gibt Möglichkeiten, lokale (Geothermie-)Brunnen zu bauen und Gemeinden dazu zu bringen, ihre eigene lokale Energieversorgung zu besitzen und zu betreiben“, sagte Debbie New, Hauptkoordinatorin der Vermont Community Geothermal Alliance. „Es gibt Kommunen, die interessiert sind und sagen, dass sie diesen Gesetzentwurf unbedingt verabschieden müssen, um voranzukommen.“

Diese Geschichte wurde von Stateline, einer Tochtergesellschaft von States Newsroom, produziert.

von Alex Brown, Kansas Reflector 5. August 2023

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Alex Brown ist in Seattle ansässig und befasst sich für Stateline mit Umweltthemen. Bevor er zu Stateline kam, schrieb Brown für The Chronicle in Lewis County im Bundesstaat Washington.