AUS DER REGION - FÜR DIE REGION
Umweltfreundliche nachhaltige Energieversorgung durch Geothermie
Umweltfreundliche nachhaltige Energieversorgung durch Geothermie
Geothermie (Erdwärme) ist die unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeicherte Wärmeenergie. Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, desto wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man geht davon aus, dass im Erdkern Temperaturen von etwa 5.000 – 7.000 °C erreicht werden. Diese in der Erde gespeicherte Wärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich.
Aus dem Innern unseres Planeten steigt ein ständiger Strom von Energie an die Oberfläche. Die Erde strahlt täglich etwa viermal mehr Energie in den Weltraum ab, als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen. 30 % des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms kommen aus dem heißen Erdkern selbst. 70 % entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste.
Die nutzbare – mit heutiger Tiefbohrtechnik erschließbare – Energiereserve wird weltweit auf das rund 30-fache sämtlicher fossiler Reserven (Kohle, Gas und Öl) geschätzt. Aufgrund der zukünftig erschließbaren Mengen kann die Erdwärmereserve als unerschöpflich betrachtet werden. Die Hitze im Erdinneren ist der Motor, der seit über 4 Milliarden Jahren Kontinente verschiebt, sämtliche Gebirge der Welt auftürmt und Vulkane speien lässt. Natürliche radioaktive Zerfallsprozesse im Erdinneren erhalten die Temperatur seit Milliarden von Jahren.
Der Effizienzmeister Geothermie ist ein wichtiger Baustein für die Energie- und Wärmewende. Sie ist nicht nur landschaftsschonend, klimafreundlich und nach menschlichem Ermessen unerschöpflich, sondern ermöglicht eine zuverlässige, preisstabile und sichere Energieversorgung. Geothermie ist immer verfügbar und wetterunabhängig. Mit den bereits entwickelten Technologien ist es fast überall möglich, das Potenzial der Erdwärme zu nutzen. Mit ihren vielen Anwendungsmöglichkeiten wird die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern weiter reduziert und Versorgungssicherheit ermöglicht.
Erdwärme ist die im Erdinneren gespeicherte Wärme immensen Umfangs, die jedoch nur zu einem verschwindend kleinen Anteil genutzt werden kann. 99 % des Erdballs sind heißer als 1000 °C. Im Erdkern werden Temperaturen von bis über 5.000 °C angenommen. Nur gerade ein Tausendstel der Erdmasse, nämlich die obersten 3 Kilometer, sind kühler als 100 °C. In der Erdkruste, welche unter Kontinenten durchschnittlich 30 Kilometer dick ist, nimmt die Temperatur pro 100 Meter um etwa 3 Grad zu. Von der Oberfläche strahlt Erdwärme mit einem mittleren Wärmestrom von 0,065 Watt pro Quadratmeter in den Weltraum ab.
Die nutzbare – mit heutiger Tiefbohrtechnik erschließbare – Energiereserve wird weltweit auf das rund 30-fache sämtlicher fossiler Reserven (Kohle, Gas und Öl) geschätzt. Aufgrund der zukünftig erschließbaren Mengen kann die Erdwärmereserve als unerschöpflich betrachtet werden. Die Hitze im Erdinneren ist der Motor, der seit über 4 Milliarden Jahren Kontinente verschiebt, sämtliche Gebirge der Welt auftürmt und Vulkane speien lässt. Natürliche radioaktive Zerfallsprozesse im Erdinneren erhalten die Temperatur seit Milliarden von Jahren.
Anders als die fossilen Reserven sind Erdwärmereserven praktisch an jedem Ort der Erde vorhanden. Bis heute wurde die Erdwärme vor allem dort genutzt, wo man am wenigsten tief danach bohren musste. Das sind in der Regel vulkanische Gebiete. Außerhalb vulkanischer Gebiete ist die Temperaturzunahme von Region zu Region unterschiedlich. In Regionen mit einem hohen Temperaturgradienten muss man deshalb weniger tief bohren, um nutzbare Temperaturen zu erreichen. Dies ist ein wichtiger, aber nicht alleiniger Aspekt in der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit.
Ja, zum Beispiel mit Fernwärmeleitungen. Aber da Erdwärme an fast jedem Punkt der Erde verfügbar ist, entfallen lange Transportwege. Transportdistanzen wie für Erdöl und Erdgas oder auch Elektrizität braucht es nicht. Kaum ein Primärenergieträger kann so nahe dem Verbraucher gewonnen werden wie Geothermie.
Nein. Der größte Teil der Anlage befindet sich unsichtbar unter der Erde. Meist zeugt nur ein Schachtdeckel von der Anwesenheit einer Tiefbohrung. Die Größe der oberirdischen Apparaturen ist mit konventionellen thermischen Heiz-Kraftwerken vergleichbar. Geothermische Anlagen sind kompakt, der Flächenverbrauch ist deutlich geringer als für andere erneuerbare Energien.
Ja, es handelt sich nicht nur um eine CO2-freie Energiequelle, sondern auch um eine einheimische Quelle, welche umweltbelastende Transporte überflüssig macht.
Ja, es handelt sich nicht nur um eine CO2-freie Energiequelle, sondern auch um eine einheimische Quelle, welche umweltbelastende Transporte überflüssig macht.
In Tiefe-Erdwärme-Anlagen werden dieselben Wärmeträger-Mittel eingesetzt, mit denen auch handelsübliche Kühlschränke und Klimaanlagen arbeiten. Für sie gelten die entsprechenden Gebrauchs- und Sicherheitsbestimmungen. Zudem sind im gesamten Anlagenbereich die Sicherheitsvorkehrungen und Brandschutzvorschriften sehr hoch, beispielsweise gilt in Kraftwerken grundsätzlich ein striktes Rauchverbot. Alle Stoffe, die mit Thermalwasser in Berührung kommen, müssen behördlich genehmigt werden und unterliegen in einigen Regionen den strengen Bestimmungen des Wasserrechts.
Die Tiefe Geothermie nutzt Lagerstätten, die in größeren Tiefen als 400 m unter Geländeoberkante erschlossen werden. Die Reservoirtypen sind hier im Prinzip die gleichen wie bei der Oberflächennahen Geothermie. In der Tiefen Geothermie unterscheidet man darüber hinaus zwischen Hochenthalpie- und Niederenthalpielagerstätten. Diese Unterscheidung ist über die Temperatur definiert. Als Grenze zwischen Niederenthalpie- (geringere Temperaturen) und Hochenthalpielagerstätten (hohe Temperaturen) wird meist eine Temperatur von 200 °C angegeben.
Unter hydrothermalen Lagerstätten versteht man Bereiche in Tiefen von über 400 m, in denen Thermalwasser zirkuliert. Dieses kann in Karsthohlräumen, Klüften, Störungszonen oder Porengrundwasserleitern vorkommen. Hydrothermale Lagerstätten sind in Deutschland in großer Zahl und in größeren Tiefen erschlossen. Die Reservoire werden in Kurorten balneologisch genutzt. Die Versorgung mit Fernwärme basiert an vielen Orten auf hydrothermaler Geothermie. Ziel ist es Fernwärmeversorgung bis 2040 zu 100 % auf Erneuerbare Energien umstellen, größtenteils auf Grundlage der Geothermie. Für die Stromerzeugung sind Temperaturen von über 120 °C notwendig.
Voraussetzung für ein hydrothermales System ist das Vorhandensein einer ergiebigen wasserführenden Gesteinsschicht (Nutzhorizont), welche eine möglichst weite vertikale und laterale Verbreitung aufweisen sollte, um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten. Das in diesem natürlichen Reservoir zirkulierende Thermalwasser kann je nach Förderrate und Temperatur zur Erzeugung von Strom und Wärme oder lediglich Wärme genutzt werden.
Meist wird das Thermalwasser mit zwei oder mehr Bohrungen genutzt. Eine so genannte Dublette besteht aus einer Förder- und Injektionsbohrung. Ergänzt um eine weitere Bohrung zur Förderung oder Reinjektion spricht man von einer Triplette. Abgelenkte Bohrpfade ermöglichen das Niederbringen verschiedener Bohrungen innerhalb eines kleinen Kraftwerkgeländes unter Vermeidung des geothermischen Kurzschlusses. Da damit nur ein Bohrplatz gebaut werden muss und das Umsetzen der Bohranlage nicht so aufwändig ist, werden damit Kosten gespart.
Natürliche Reservoire mit ausreichender Wassermenge sind in Deutschland verbreitet. In den geothermischen Provinzen des Molassebeckens im Alpenvorland, dem Oberrheingraben und dem norddeutschen Becken, sind hydrothermale Reservoire auch in ausreichender Tiefe vorhanden, um wirtschaftlich Strom zu erzeugen und Wärme zu nutzen.
