Definition - Was ist Geothermie?

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1 Definition - Was ist Geothermie? Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Sie wird zur Gewinnung von Strom, Wärme und Kälteenergie genutzt. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen, als auch zur Erzeugung von elektrischen Strom. Geothermie (Erdwärme) zählt zu den regenerativen Energien und bietet die Chance der klimaschonende Energieversorgung. Sie steht fast überall und jederzeit, unabhängig von Faktoren wie dem Klima, der Tages, oder Jahreszeit zur Verfügung. Hierbei wird die Wärme genutzt, die im Boden z.b. durch Sonneneinstrahlung und Niederschlägen, aus Prozessen im Erdinneren aber auch im Grundwasser gespeichert ist. Geothermie 1

2 Allgemein Wird in einer beliebigen Tiefe dem Untergrund Wärme z.b. zu Heizzwecken entzogen, fließt dieser Stelle wieder Wärme von allen Seiten zu, nahe genug an der Oberfläche ist darin natürlich auch ein mehr oder weniger großer Anteil aus der Einstrahlung der Sonne enthalten. Zur technischen Nutzung der Geothermie wird gegenwärtig eine maximale Tiefe von rund m als wirtschaftlich vertretbar angesehen. Man unterteilt die geothermischen Lagerstätten in Hochtemperaturlagerstätten mit Temperaturen von mehr als 150 C, mittelthermale Lagerstätten mit Temperaturen von 100 bis 150 C und in niedrigthermale Lagerstätten mit Temperaturen unter 100 C. Je nach Temperatur der geothermischen Flüssigkeiten ist Elektroenergie- oder Heizenergieerzeugung durch Nutzung der Geothermie möglich. Die aus vulkanischen Quellen gewonnene Hochtemperaturenergie wird vorwiegend zur Elektroenergieerzeugung mittels Dampfkraftprozess verwendet. Heizenergiebereitstellung kann mit der Warmwasserförderung aus niederthermalen Lagerstätten erfolgen. Weltweit sind geothermische Kraftwerke mit einer Gesamtleitung von MW (1990) am Netz. Das entspricht etwa der Leistung von vier bis fünf großen KKW. Die meisten Anlagen befinden sich an der Westküste Nordamerikas, auf den Philippinen, in Italien, Japan und Neuseeland. Bekannte Anlagen in Deutschland findet man in Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg und Bayern (Niederthermal, Warmwasser) Geothermie 2

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4 Vorraussetzungen/ Anwendung/ Nutzung Die Geothermie ist die Nutzung von Thermalwasser und der Wärmeenergie im Erdinnern; Es müssen Bohrungen vorgenommen, Pumpen und Rohrleitungen verlegt werden; Kombination mit Wärmepumpe möglich. Anwendung: Heizen und Warmwasser für Wohnanlagen und öffentliche Gebäude. Standort muss auf Thermalwasservorkommen überprüft werden, u. U. mehrere Bohrungen erforderlich. Bau und Betrieb bedürfen der berg- und wasserrechtlichen Genehmigung. Geothermie 4

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6 Wärmepumpe Luft als Wärmequelle für eine Wärmepumpe BMU, Erneuerbare Energien-Innovationen für eine nachhaltige Die Wärme aus dem Erdinneren kann von Wärmepumpen genutzt werden. Eine Wärmepumpe ist nicht geheimnisvoller als ein Kühlschrank. Beim Kühlschrank wird die Wärme dem Kühlfach entzogen und im Wärmetauscher auf der Rückseite des Geräts wieder abgegeben. Bei der Wärmepumpe wird der Prozess umgedreht: Die Wärme wird meist dem Erdreich im Vorgarten entzogen und an das Heizungssystem des Hauses abgegeben. Zur Wärmeversorgung von Gebäuden werden bis zu 150 m tiefe Löcher gebohrt, in die mit Flüssigkeit (Sole) durchflossene Rohre eingebaut werden. Da diese Bohrungen sehr teuer sind und eine wasserrechtliche Genehmigung erfordern, können die Erdkollektoren auch horizontal in ein bis zwei Meter Bodentiefe in Form von Schlaufen verlegt werden. Hier sinken die Temperaturen auch im Winter kaum unter 5 C. Der Flächenbedarf eines so verlegten Erdkollektors beträgt das ein- bis anderthalbfache der zu beheizenden Wohnungsfläche. Eine weitere Wärmequelle für Wärmepumpen ist Umgebungsluft. Der Vorteil liegt darin, dass Luft überall und jederzeit verfügbar ist und kostengünstig erschlossen werden kann. Nachteilig ist, dass die Umgebungsluft immer dann am kältesten ist, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist nämlich im Winter. Das mindert den Ertrag der Wärmepumpe. Geothermie 6

7 Wärmepumpe Erde als Wärmequelle für eine Wärmepumpe Die Nutzung der Umgebungswärme mit Hilfe von Wärmepumpen unterscheidet sich in einem Punkt wesentlich von anderen erneuerbaren Energien. Die Wärme pumpe braucht zum Antrieb einen erheblichen Anteil an Fremdenergie. Aber auch zu diesen Techniken besteht ein wesentlicher Unterschied: Denn Wärmepumpen nutzen nicht nur die ihnen zum Antrieb zugeführte Energie, sondern zusätzlich auch erneuerbare Energie aus der Umgebung. Entscheidend ist, ob der erneuerbare Anteil überwiegt. Wärmepumpen sind darum ein Zwitter aus sparsamem, konventionellem Energieeinsatz und erneuerbaren Energien. Das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetzter Fremdenergie heißt Arbeitszahl. BMU, Erneuerbare Energien-Innovationen für eine nachhaltige Energiezukunft, S. 121f Geothermie 7

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9 Tiefe Erdwärmesonden Vorhandene Tiefbohrungen, die zur Auffindung von Erdgas, Erdwärme oder möglichen Endlagerstätten angelegt wurden, können ebenfalls zur geothermischen Energiebereitstellung verwendet werden bis solcher Bohrungen soll es allein in Deutschland geben. In die Tiefbohrungen werden sogenannte 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 Prinzip der Wärmepumpen ). Günstige wirtschaftliche Verhältnisse ergeben sich nur, wenn ein vorhandenes Bohrloch genutzt werden kann. Umweltfolgen der tiefen Geothermie Während die Umweltauswirkungen der Bohrlochherstellung vergleichbar sind mit denen der Bohrungen für die Gewinnung von Erdöl und -gas, kann es im Betrieb zu einer leichten Abkühlung des Untergrundes und da durch zu Veränderungen in der Chemie der Umgebung kommen. Jedoch besteht in der Regel keine Verbindung zur Biosphäre, weshalb keine Umwelteffekte auf Flora und Fauna zu erwarten sind. Durch die hydraulische Stimulation und Auskühlung kann es in erdbebengefährdeten Gebieten zu kleineren Erdbeben kommen. Studien und praktische Erfahrung zeigen jedoch, dass kaum ein praktisches Gefahrenpotenzial besteht, da die labilen Zonen vorher identifiziert und Gegenmaßnahmen getroffen werden können und da außerdem die Stärke möglicher seismischer Aktivität sehr gering ist. Die eigentliche Ursache solcher Beben sind natürliche tektonische Spannungen. Um die Umweltauswirkungen der tiefen als auch der oberflächennahen Geothermie zu minimieren, ist eine genaue Kenntnis des geologischen Untergrundes erforderlich. Text: BMU, Erneuerbare Energien-Innovationen für eine nachhaltige Energiezukunft, S. 121 Geothermie 9

10 Bedeutung für die Zukunft Durch die Nutzung der Geothermie zur Energieversorgung wird ein nach menschlichen Maßstäben unerschöpflicher Energievorrat erschlossen, denn es sind noch immer 99% der Erde heißer als 1000 C. Die Bedeutung der Geothermie für die Wärmeerzeugung nimmt laufend zu. Ende 2009 waren weltweit 50,6 Gigawatt an thermischer Leistung installiert. Das waren 60 Prozent mehr als noch vor fünf Jahren. Deutschland belegt mit derzeit fast 2,5 GW an thermischer Leistung einen der vorderen Plätze bei der installierten Kapazität zur Wärmeerzeugung; die Wachstumsaussichten sind als hervorragend zu bezeichnen. Laut einer Prognose des Bundesverbands Erneuerbare Energie zufolge, soll die installierte Leistung für die Wärmebereitstellung im Jahr 2020 bereits 26,5 Terawattstunden (TWh) betragen. NavID= &La=1 geysir/geysir.jpg gallery/3d-artwork/geothermie.jpg Geothermie 10

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