Auch die Geothermie bietet für die Fernwärme erhebliche Chancen. Wärme aus tiefer und mitteltiefer Geothermie kann insbesondere in großen Fernwärmenetzen genutzt werden - d.h. bspw. in städtischen Ballungsräumen, wo viele Wärmeabnehmer sind.

Als tiefe Geothermie wird die Nutzung von Erdwärme ab einer Tiefe von über 400 m bezeichnet. Die Temperatur im Erdreich nimmt um etwa 3 °C je 100 m Bohrtiefe zu. Damit lassen sich bei entsprechender Bohrtiefe Temperaturen erzielen, die eine direkte Nutzung der Erdwärme zu Heizzwecken ohne den Einsatz von Wärmepumpen ermöglichen. Thermalwassertemperaturen von 75 bis 100 °C sind ab etwa 2 km Tiefe zu erwarten.

Die Anlagenleistungen ausgeführter Geothermieanlagen in Deutschland liegen zwischen 1 und 38 MWth, im Mittel bei etwa 8-10 MWth. Für die Nutzung der tiefen Geothermie sind somit aufgrund der wirtschaftlich erforderlichen Mindestleistung in der Regel größere Wärmenetze zur Nutzung der Wärme nötig. Zudem besteht bei der Investition in tiefe Geothermie ein nicht unerhebliches Fündigkeitsrisiko. Damit stellt der hohe Bedarf an Risikokapital für die Bohrungen eine große Herausforderung dar. Die Kosten von realisierten Projekten streuen relativ stark und sind insbesondere abhängig vom Fündigkeitsrisiko, welche in Norddeutschland höher ist als im süddeutschen Molassebecken.

Die größten Geothermieprojekte liegen im Großraum München, wobei im Münchner Norden in eine Tiefe von 2.000 Metern Wärme um die +/- 80 Grad Celsius erzeugt wird.
Im Münchner Süden erreichen die Temperaturen 110 und 130 Grad Celsius bei einer Bohrtiefe von 3.500 und 4.0000 Metern.

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