Geothermie: Unterschied zwischen den Versionen

Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, um so wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur durchschnittlich im Mittel um 3°C pro 100 m Tiefe zu. Im obersten Erdmantel herrschen ca. 1.300°C, im Erdkern erreichen sie wahrscheinlich 5.000°C.

Die in der Erde gespeicherte Wärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich. Aus den Tiefen unseres Planeten steigt täglich ein Mehrfaches des weltweiten Energiebedarfs auf und macht sich ungenutzt in den Weltraum davon. Der größte Teil dieses Wärmestroms stammt vom ständigen Zerfall radioaktiver Elemente im Erdmantel und in der Erdkruste, ein Vorgang, der noch Milliarden Jahre anhalten wird. Diese Energieressource lässt sich praktisch überall nutzen.  

Dazu werden u.a. '''ORC-Turbinen (Organic Rankine Cycle)''' eingesetzt, die im Wesentlichen wie Dampfturbinen arbeiten. Allerdings ist es bei den vergleichsweise geringen Temperaturen des Wärmeträgers von 100 bis maximal etwa 180°C notwendig, anstelle von Wasser im Dampfturbinenkreislauf eine organische Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt (z. B. Ammoniak) einzusetzen. Der elektrische Wirkungsgrad dieses Zyklus’ liegt bei etwa 10 bis 16 %.

In einem Forschungsprojekt in Soultz sous Forets (Oberrheingraben) wurde mit dem HDR-Verfahren in 3.900 m Tiefe eine unterirdische Wärmetauscherfläche von ca. 3 km² erschlossen. In einem 1997 durchgeführten Zirkulationsversuch ergab sich eine kontinuierlich extrahierbare thermische Leistung von 10 bis 11 MW. Zwei Jahre später wurde die Bohrung auf 5.000 m vertieft. Dabei wurden Temperaturen bis 195°C angetroffen. In Soultz soll in den nächsten Jahren eine wissenschaftliche Pilotanlage errichtet werden.

Unter gewissen geologischen Bedingungen kann auch heißes Wasser aus wasserführenden Schichten, den Aquiferen, gefördert und zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Zur Stromproduktion sollte allerdings die Temperatur 100°C überschreiten. Außerdem müssen ausreichende Thermalwassermengen zur Verfügung stehen. In einigen europäischen Ländern, z. B. Island und Italien, finden sich solche Thermalwasservorkommen bereits in moderaten Tiefen. In Deutschland muss man hingegen schon 4.000 m tief bohren, um auf ausreichende Temperaturen und Wassermengen zu stoßen, und das nur an ausgesuchten Standorten des Oberrheintalgrabens und im bayrischen Voralpenraum.

In anderen Regionen Deutschlands, vor allem im süddeutschen Molassebecken (Malmkarst), im Oberrheintalgraben, in der Schwäbischen Alb und in Teilen der norddeutschen Tiefebene, liegt das erschließbare Temperaturniveau der Tiefengewässer zwischen 40°C und 120°C. Damit ist eine Nutzung zur Stromerzeugung nicht an allen Standorten möglich. Diese Erdwärme wird stattdessen zur Gebäude und

In die Tiefbohrungen werden Doppelrohrsonden bis zu 4 km tief in das Bohrloch eingeführt. Durch diese Sonden zirkuliert Wasser in einem geschlossenen Kreislauf. In der Tiefe wird es erwärmt. An der Erdoberfläche wird die Wärme an einen Wärmepumpenkreislauf abgegeben (siehe: [[Wärmepumpe]]n).

Die Problematik der tiefen Erdwärmesonden wird in einem Projekt im Rahmen des Zukunftsinvestitionsprogramms von der Technischen Universität Berlin untersucht.

Auch die oberflächennahe Geothermie, bei der die Wärme der obersten Erdschichten oder des Grundwassers mit Wärmepumpen genutzt wird, zählt zur Erdwärmenutzung. Diese Technologie ist im Kapitel “[[Wärmepumpen]]” beschrieben.