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  • Was ist Geothermie?

    Der Begriff Geothermie stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus geo= Erde und therme= Wärme zusammen. Nach der VDI-Richtlinie 4640 ist die geothermische Energie die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde.

    Vorkommen

    Kennt man die geothermische Nutzung bisher eher aus Ländern wie Schweden, Island, China, USA, Türkei, Ungarn, Italien, Neuseeland und den Philippinen, so erlangt die Tiefengeothermie auch in Deutschland immer mehr an Bedeutung, wo jedoch vergleichsweise tief gebohrt werden muss, um auf hohe Temperaturen zu stoßen.

    In Deutschland gibt es drei wichtige Geothermievorkommen:
    • Oberrheingraben
    • Norddeutsches Becken
    • Süddeutsches Molassebecken     
    Das Süddeutsche Molassebecken liegt vor der gesamten nördlichen Alpenfront. Es erstreckt sich mit einer Länge von etwa 1.000 km über Teile von Frankreich, der Schweiz, Deutschland und Österreich. Am bayerischen Alpenvorland hat es seine größte Breite von fast 130 km und umfasst ganz München mit seinem Umland.
    Die Temperatur dicht unter der Erdoberfläche beträgt im Mittel etwa 10°C und nimmt zum Erdinneren hin um etwa 3°C pro 100 m Tiefe zu. Diese Temperaturzunahme nennt man den geothermischen Gradienten.

    Entstehung

    Der Großteil der von der Erde an der Erdoberfläche bereitgestellten Wärme wird in der Erdkruste beim Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente gebildet (50-70%). Ein kleinerer Anteil (30-50%) resultiert aus der Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung. Die Sonneneinstrahlung sowie Sicker- und Grundwässer beeinflussen im oberflächennahen Bereich (bis ca. 20 m Tiefe) den Wärmehaushalt.
    Bei der Gewinnung von Erdwärme werden die Wärmemengen mittels dem Transportmedium Wasser von der Lagerstätte an die Erdoberfläche gebracht; Erdwärme fällt unter das Bergrecht und wird zu den erneuerbaren Energien gezählt.

    Geothermie-Formen

    Man spricht von zwei Geothermie-Formen: die oberflächennahe Geothermie und die Tiefengeothermie.
    Bei der Tiefengeothermie wird die geothermische Energie über Tiefenbohrungen erschlossen und deren Energie direkt (d.h. ohne Niveauanhebung) genutzt. Nach VDI-Richtlinie 4640 beginnt die tiefe Geothermie ab einer Tiefe von mehr als 400 m und einer Temperatur von mehr als 20 °C. Von tiefer Geothermie im eigentlichen Sinn sollte man aber erst bei Tiefen von über 1000 m und bei Temperaturen über 60 °C sprechen. Jedoch sei aber darauf hingewiesen, dass die Übergänge zwischen den einzelnen Systemen fließend sind.
    Bei der oberflächennahen Geothermie wird die geothermische Energie dem oberflächennahen Bereich der Erde bis max. 400 m, meist nur bis 150 m, entzogen. Hierbei angewandte Techniken sind bspw. Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Grundwasserbohrungen oder Energiepfähle.




    Nutzungsarten der Tiefengeothermie

    Die Nutzung der im tiefen Untergrund gespeicherten Erdwärme ist grundsätzlich über zwei Arten möglich: Hydrothermale und Petrothermale Geothermie

    • Hydrothermale Geothermie (Nutzung von Heißwasser-Aquiferen)
    Die hydrothermale Geothermie nutzt Heißwasser-Vorkommen im tiefen Untergrund (mit Temperaturen von ca. 40° bis über 100°C). Heiße Thermalquellen sind wohl das bekannteste Beispiel hierfür. Die Heißwasserquellen werden üblicherweise mit zwei Bohrungen (einer sog. "Doublette") erschlossen. Über die eine Bohrung wird das heiße Wasser an die Oberfläche gefördert und, im Hinblick auf eine nachhaltige Nutzung, über die zweite Bohrung wieder in den Untergrund reinjiziert.
    • Petrothermale Geothermie (Nutzung von Heißgestein)
    Bei petrothermalen Systemen wird in heißen, trockenen Tiefengesteinen durch die Erzeugung künstlicher Risse oder durch das Aufweiten natürlicher Rissflächen eine hydraulische Verbindung zwischen mindestens zwei Bohrungen hergestellt. Um die Wärme dieser heißen und trockenen Gesteine nutzen zu können, müssen sie von Wasser durchflossen werden, welches als Wärmeträger fungiert und die Energie anschließend an die Oberfläche bringt. Das heißt, es wird kühles Wasser in einer Bohrung in den Untergrund verpresst; die Rissflächen dienen als Wärmetauscher und geben ihre Wärme an das vorbeifließende Wasser ab. Aus einer zweiten Bohrung wird das entstandene Heißwasser wieder an die Oberfläche gefördert.

    Vorteile

    Erdwärme ist im Gegensatz zu den meisten anderen erneuerbaren Energien eine Grundlastenergie, die krisensicher und praktisch überall zur Verfügung steht. Erdwärme muss nicht gespeichert werden, da die Erde selbst als Speicher dient. Man ist sowohl von Witterung und Tageszeit, als auch weitestgehend von ausländischen Energielieferanten unabhängig. Durch Substitution von fossilen Energieträgern und die dadurch entstehende CO2-Einsparung kann ein wichtiger Anteil am Klima- und Umweltschutz beigetragen werden.
    Druckansicht 22:22 - 16.02.2009