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Nachgefragt: Chancen und Risiken der Geothermie – Teil 1

Thema: Geothermie | 15.02.2007 | Aufrufe: 9554 | Bewertung: (7 Bewertungen)

Seit es in der Nähe von Basel vor einigen Wochen im Zusammenhang mit den Bohrungen für ein Geothermie-Projekt zu einigen kleineren Erdbeben gekommen ist, steht diese Form der Energiegewinnung in der öffentlichen Diskussion. Wir hatten die Gelegenheit mit Dr. Axel Rogge, einen Spezialisten auf dem Gebiet, über die Geothermie zu sprechen. In diesem ersten Teil des Interviews geht es um einige technische Aspekte. Danach werden wir auf die Vorfäl-le in Basel eingehen und schließlich ein wenig über die Chancen der Technologie plaudern.

Die Geothermie verzeichnet seit einiger Zeit ungeheure Zuwachsraten. Es wäre schön, wenn Sie zunächst einmal kurz erläutern könnten, wie man die Erdwärme zur Energieerzeugung und zur Wärmeversorgung überhaupt benutzen kann.
Bei den technischen Verfahren zur Nutzung von Erdwärme wird zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie unterschieden.
Bei der oberflächenahen Geothermie – bis ca. 400 Meter Tiefe – wird der Erde die geothermi-sche Energie mit Hilfe von Erdwärmesonden, -kollektoren, Energiepfählen oder Grundwas-serbohrungen entzogen. Aufgrund der niedrigen Temperaturen ist der Einsatz von Wärme-pumpen notwendig. Die dabei gewonnene Energie heizt und/oder kühlt Wohngebäude, Büro- und Gewerbebauten oder sogar ganze Siedlungen. Als ein konkretes Beispiel soll die Verfah-rensweise der Erdwärmesonde erläutert werden. In vertikalen Bohrungen mit einer Teufe von meist 30 bis 100 Metern werden Erdwärmesonden installiert. Eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert in einem geschlossenen Rohrsystem und nimmt dabei die im Untergrund gespei-cherte Wärme auf. Die auf diese Weise dem Untergrund entzogene Energie kann über einen Wärmetauscher oder eine Wärmepumpe genutzt werden.

Und wie sieht es bei der tiefen Geothermie aus?
Bei der tiefen Geothermie, die bei circa 400 Metern beginnt und zur Zeit bohrtechnisch bei etwa 7.000 Metern Tiefe begrenzt wird, kommen hauptsächlich zwei unterschiedliche Tech-nologien zum Einsatz: Erdwärmesonden und hydrothermale Systeme. Die Tiefe Erdwärme-sonde arbeitet nach dem Prinzip der oberflächennahen Sonden, erschließt aber größere Tiefen und damit höhere Temperaturen von derzeit bis 2.800 Meter Tiefe und circa 100 Grad Celsi-us. In Deutschland werden im Bereich der Tiefengeothermie zumeist hydrothermale Systeme eingesetzt, mit denen die natürlichen Thermalwasservorräte Wasser führender Schichten ge-nutzt werden. Das Thermalwasser wird über eine oder mehrere Tiefbohrungen mittels Tief-pumpen an die Oberfläche gefördert und einem Wärmetauscher zugeführt. In Abhängigkeit von der Temperatur und der Ergiebigkeit wird die entzogene Energie zur Stromerzeugung und/oder zur Wärmeproduktion genutzt. Das abgekühlte Wasser wird dem Untergrund über die Injektionsbohrung wieder zugeführt, so dass sich ein geschlossener Kreislauf ergibt und das hydraulische Gleichgewicht im Untergrund erhalten bleibt.

Kann man die Erdwärme an jedem Ort gleich gut nutzen oder sind hierfür besonde-re geographische Voraussetzungen erforderlich?
Prinzipiell steht die Erdwärme – im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energieträgern – un-abhängig von Tages- und Jahreszeit und den herrschenden Klimabedingungen überall zur Verfügung. Für eine effiziente Nutzung der Erdwärme müssen jedoch, in Abhängigkeit von der angestrebten Energienutzungsform – Stromerzeugung oder Wärmegewinnung – und der gewünschten Leistung, bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden.

Und wie sehen diese Voraussetzungen im Einzelnen aus?
Bei der Nutzung oberflächennaher Energiepotentiale spielen vor allem die lokalen geologi-schen Gegebenheiten wie beispielsweise die Art, Mächtigkeit und Verbreitung der Unter-grundgesteine und ihre jeweilige Wärmeleitfähigkeit sowie ihre Grundwasserführung und der Grundwasserstand eine wichtige Rolle. Daneben sind aber auch wasserwirtschaftliche, etwa. Grundwasser- und Heilquellwasserschutz, sowie bergrechtliche Rahmenbedingungen zu be-achten.
Im Rahmen der tiefen Geothermie spielt darüber hinaus die geothermische Tiefenstufe eine entscheidende Rolle. Im Durchschnitt erhöht sich die Untergrundtemperatur um 3 Grad Celsi-us.je 100 Meter Tiefe. Bei einer stärkeren Temperaturzunahme spricht man von einer Wärme-anomalie. In Deutschland befinden sich solche Wärmeanomalien insbesondere im Oberrhein-graben, aber auch auf der Schwäbischen Alb, im Molassebecken und im Norddeutschen Be-cken. Diese Bereiche sind für eine Nutzung des geothermischen Potentials besonders günstig.
Bei der hydrothermalen Wärme- und/oder Stromerzeugung (Hydrogeothermie) sind darüber hinaus gewisse hydrogeologische Grundvoraussetzungen erforderlich. So muss der potentielle thermale Grundwasserleiter in einer Tiefe liegen, in der für die vorgesehene Nutzung ausrei-chend hohe Temperaturen zu erwarten sind. Für die Stromerzeugung beispielsweise sind min-destens 100 Grad Celsius erforderlich. Außerdem muss eine für die geplante Nutzung ausrei-chende Ergiebigkeit gegeben sein. Diese Grundvoraussetzungen werden in Deutschland nur in einigen wenigen Gebieten erreicht. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang das Norddeut-sche Becken, der Oberrheingraben sowie das Süddeutsche Molassebecken.

Autor: Jürgen Brück
Bild: Axel Rogge

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