Was ist Geothermie?

Nutzungsformen der Geothermie


Je nach Tiefe der Bohrung unterscheidet man zwischen zwei Arten der Geothermie:

 

  • Oberflächennahe Geothermie

    Bis 400 Metern Tiefe.
    Zur Wärme- und Kälteproduktion.

  • Tiefe Geothermie

    Ab 400 Metern Tiefe.
    Für Heizzwecke oder für Stromerzeugung.

Oberflächennahe Geothermie

In Anwendungen der oberflächennahen Geothermie wird die Erdwärme aus bis zu 400 Metern Tiefe und bis Temperaturen um 25 °C für das Heizen und Kühlen von Gebäuden und Anlagen verwendet. Die Wärmeenergie aus diesen Tiefen wird aufgrund der noch relativ geringen Temperatur meist nicht direkt genutzt, sondern mit Hilfe von Wärmepumpen auf das erforderliche Temperaturniveau angehoben.

Dieselbe Erdwärme-Anlage, die im Winter heizt, kann im Sommer ebenso das Gebäude kühlen. Der Untergrund kann so auch direkt als Quelle für Klimakälte genutzt werden, was eine aufwendige Kälteerzeugung in Klimaanlagen spart.

Oberflächennahe Geothermie hat sich bei Ein- und Mehrfamilienhäusern als umweltfreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern erwiesen und ist bereits weit verbreitet. Typische Systeme der Oberflächennahen Geothermie sind Erdkollektoren, Erdwärmekörbe, Grundwasserbrunnen und Erdwärmesonden.

Tiefe Geothermie

Die tiefe Geothermie stößt gegenüber der oberflächennahen Nutzung von Erdwärme in andere Dimensionen vor. Ab einer Tiefe von 400 Meter und darunter beginnt die Tiefengeothermie. Es werden nicht nur Wärmereservoire in größeren Tiefen erschlossen und dabei Bohrlöcher von bis zu 7 Kilometer Tiefe gebohrt. Auch die damit betriebenen Anlagen sind wesentlich größer und leistungsfähiger.

Mit Erdwärme aus Tiefengeothermie werden Wärmenetze gespeist und ganze Stadtviertel mit Heizwärme versorgt. Ist das Temperaturniveau hoch genug, kann mit einem Geothermiekraftwerk auch Strom erzeugt werden. Und natürlich können auch Bäder mit heißem Thermalwasser versorgt werden. Geothermie ist nicht von Wettereinflüssen abhängig und kann das ganze Jahr über annähernd ununterbrochen umweltfreundlich Wärme und Strom liefern.

Tiefe Geothermie kann also folgendermaßen genutzt werden:

  • Wärmeversorgung
    Nah- bzw. Fernwärmeversorgung von großen öffentlichen und gewerblichen und industriellen Gebäuden sowie von größeren Siedlungen bzw. Stadtteilen. Aber ebenso um Gewächshäuser für den Gemüseanbau zu beheizen.
  • Stromerzeugung
    Geothermisch erzeugter Strom steht rund um die Uhr zur Verfügung und könnte als Grundlast bei der Stromversorgung eingesetzt werden. Aus Effizienzgründen erfolgt die Stromerzeugung mittels tiefer Geothermie in Kraft-Wärme-Kopplung.
  • Balneologische Nutzung
    Nutzung von warmen oder heißen Tiefenwässern in Thermalbädern.

 

In der Tiefengeothermie sind zu unterscheiden:

Hydrothermale Energiegewinnung

Die hydrothermale Geothermie nutzt Heißwasser-Vorkommen im tieferen Untergrund (mit Temperaturen von ca. 40° bis über 100°C). Diese werden üblicherweise mit zwei Bohrungen ("Doublette") erschlossen, über die das heiße Wasser gefördert und im abgekühlten Zustand wieder in den Aquifer reinjiziert wird.

Das geförderte Thermalwasser zirkuliert an der Erdoberfläche in einem geschlossenen Kreislauf. Über Wärmetauscher gibt es seine Wärme an einen Wärmeträger ab. Dieser zirkuliert in einem separaten zweiten Kreislauf und kann z. B. Turbinen zur Stromerzeugung oder ein Nahwärmenetz speisen.

Petrothermale Energiegewinnung

Bei der petrothermalen Energiegewinnung wird in heißen, trockenen oder nur gering durchlässigen Tiefengesteinen durch die Erzeugung künstlicher Risse oder durch das Aufweiten natürlicher Rissflächen eine hydraulische Verbindung zwischen mindestens zwei Bohrungen hergestellt. Die Risse dienen als Wärmetauscherflächen, so dass kühles Wasser in einer Bohrung in den Untergrund geleitet und in den anderen Bohrungen als Heißwasser wieder gefördert werden kann.

Dieses Verfahren wird meist als Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) bezeichnet.

 

Der weitaus überwiegende Teil der geothermischen Ressourcen Deutschlands ist in den petrothermalen Ressourcen des tiefen Kristallingesteins gespeichert. Diese Ressourcen können unter derzeitigen technisch-wirtschaftlichen Bedingungen jedoch erst begrenzt genutzt werden.

Hingegen sind hydrothermale Reservoire in Deutschland bereits in großer Zahl erschlossen. Sie befinden sich in Deutschland vorrangig in drei Regionen: dem Oberrheingraben, dem Süddeutschen Molassebecken und dem Norddeutschen Becken.