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Geothermie

Bild: GRSGeothermie bezeichnet die Energie, die in Form von Erdwärme gespeichert ist. Gleichzeitig steht der Begriff Geothermie für die Nutzung der Erdwärme zur Strom- und Wärmeversorgung. Der Anteil der Geothermie am Endenergieverbrauch lag in Deutschland 2009 bei 5 Mrd. Kilowattstunden. Gegenüber dem Vorjahr ist ein Anstieg von 8,7 % zu verzeichnen (BMU: Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2009).

Woher kommt die Energie?

Die Erde gibt durchschnittlich eine Wärmestromdichte von 63 Milliwatt pro Quadratmeter und Sekunde ab, was 63 Kilowatt pro Quadratkilometer entspricht (terrestrischer Wärmestrom).

Die Erdwärme wird aus zwei Quellen gespeist:

1. Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung (30 %)
Darunter fällt beispielsweise die Wärmeenergie aus der Verdichtung und Verschmelzung von Materie bei der Entstehung der Erde vor 4,5 Mrd. Jahren, aber auch die Bewegungsenergie aus der Entstehung des Mondes durch einen Meteoriteneinschlag.

2. Wärme aus natürlichen radioaktiven Zerfall (50-70 %)
Der Hauptteil der Wärme stammt aus Zerfallsprozessen vorhandener radioaktiver Stoffe (z.B. Uran 238, Uran 235 oder Thorium 232) in Erdmantel und Erdkruste.

Wie kann die Energie genutzt werden?

Weltweit gibt es viele Gebiete mit einer erhöhten Wärmestromdichte. Um Erdwärme effektiv nutzen zu können, gibt es zwei Strategien:

  • Zum einen wird die Wärme direkt genutzt: Über technische Hilfsmittel, zumeist Wärmepumpen, wird sie aus dem Inneren an die Erdoberfläche transportiert und zum Heizen genutzt. Da diese Strategie nur bis zu einer Tiefe von 400 Metern angewendet wird, spricht man hierbei auch von oberflächennaher Geothermie.
  • Zum anderen kann die Wärme ab einer Temperatur von 100 °C indirekt zur Stromerzeugung in Geothermiekraftwerken verwendet werden. Ab einer Tiefe von 400 Metern wird dies als tiefe Geothermie bezeichnet. Die Wärme wird beispielsweise aus Grundwassersystemen – den sogenannten Aquiferen – abgeleitet (hydrothermale Lagerstätten). Derzeit werden darüber hinaus Hot-Dry-Rock-Kraftwerke erprobt, die ohne unterirdische Wasserreservoirs auskommen und die Wärme tiefer, trockener Erdspalten nutzen (petrothermale Lagerstätten).

Abbau oder regenerative Energie?

Obwohl die Geothermie oft zu den regenerativen Energien gezählt wird, erneuert sie sich nicht von selbst. Die aus dem Erdinneren nachströmende Wärme wird „abgebaut“, was den betroffenen Erdbereich abkühlen lässt. Um hieraus resultierende Risiken zu beschränken, existieren heutzutage in vielen Ländern Grenzwerte für die Nutzung von Erdwärme. Um geothermische Bohrungen vornehmen zu können, bedarf es eines umfangreichen Genehmigungsverfahrens.

Wichtig ist, dass die geologischen Gegebenheiten vor Beginn von Bohrungen bzw. des Baus geothermischer Anlagen geprüft bzw. berücksichtigt werden, um Erderschütterungen, Erdabsenkungen, Erdbeben oder sogar Verunreinigungen von Grundwasserleitern durch Zutritt von Stoffen umgebender Gesteinsschichten auszuschließen.

Video: Wie funktioniert ein Geothermiekraftwerk?