Geothermie

In den letzten Jahrzehnten wird ein besonderes Augenmerk auf die regenerativen Energiequellen der Erde gelegt, speziell der Geothermie, da diese unerschöpflich und umweltfreundlich.

Die Geothermie bzw. Erdwärme ist im zugänglichen Teil der Erdkruste, ab ungefähr 1,5m Tiefe, gespeicherte Wärme. Die Wärme der Geothermie kann unabhängig von der Jahreszeit oder Witterung genutzt werden, denn ab 10 Meter Tiefe herrscht in der Erdkruste eine konstante Temperatur von 10 Grad Celsius, die pro 100m um drei Grad ansteigt. Da die Temperatur unseres Planeten zu 99 Prozent höher als 1.000 Grad Celsius ist, eignet sich Wärme entweder direkt zum Heizen oder Kühlen am Wärmemarkt oder indirekt zur Erzeugung von Strom. Der Begriff Geothermie wird dabei sowohl für die Nutzung der Erdwärme als auch für die wissenschaftliche Untersuchung des thermischen Zustandes der Erde verwendet.

Entstehung der Geothermie

Die Frage die sich jetzt stellt ist, woher kommt eigentlich die Geothermie? Die Wissenschaftler schätzen an, dass noch ca. 30-50 Prozent der Erdewärme aus der Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung stammen. Der Restliche Teil entsteht durch die ständig stattfindenden natürlichen, radioaktiven Zerfallsprozesse von langlebigen Isotopen im Erdinneren. Zudem wirken in den Oberflächenschichten noch die Sonne und die erwärmte Luft auf die Erdkruste ein und erwärmt diese.

Nutzung der Geothermie

Bei der Geothermie handelt es sich um eine langfristige und erneuerbare Energiequelle. Allein die Vorräte der Erdwärme, die sich in nur drei Kilometer Tiefe befinden, könnten rein theoretisch den Energiebedarf der gesamten Welt für 100.000 Jahre decken. Im Moment kann aber nur ein geringer Teil dieser Wärme, die sich in der Erdkruste befindet, technisch genutzt werden und die Auswirkungen auf die Erdkruste bei einem umfangreichen Abbau der Wärme sind zudem noch nicht ausreichend erforscht.

Grundsätzlich kann man beim Abbau der Geothermie zwischen der direkten Nutzung der Wärme und der indirekten Nutzung unterscheiden. Die direkte Nutzung umfasst die Nutzung der Wärme selbst, wenn diese zum Heizen benutzt wird. Bei der Stromgewinnung aus der Geothermie wird die indirekte Nutzung angewendet.

Geschichte der Geothermie

Analog zur Geschichte der Solarthermie, wurde die kostenlose Energiequelle aus dem Erdreich bereits in der Antike genutzt. Bereits in sehr frühen Zeiten, nämlich im römischen Kaiserreich, wurden die heißen Quellen zu heiltherapeutischen Zwecken eingesetzt und im 14. Jahrhundert existieren die ersten Anfänge eines geothermischen Fernwärmenetzes.

Heute wird die Geothermie hauptsächlich zum Heizen und Kühlen verwendet. Mittels Wärmepumpen kann die Wärme aus tiefen Geothermien angehoben werden und dann zur Erwärmung von Häusern oder zur Warmwasseraufbereitung verwendet werden.

Auch die natürliche Kühlung von Gebäuden durch Prozesswärme ist möglich. Dabei wird Wasser mit der Temperatur des flachen Untergrundes des Hauses direkt zur Kühlung eingesetzt. Dadurch könnten weltweit viele elektrische Klimageräte ersetzt werden, jedoch wird diese Kühlung bis heute eher selten eingesetzt, obwohl das Potential dieser Nutzungsform sehr hoch wäre.

Stromerzeugung durch die Geothermie

Die bekannteste Form der indirekten Nutzung ist die Erzeugung von Strom, die zum ersten Mal 1914 von einem italienischen Grafen eingesetzt wurde. Wenn eine Geothermie zur Erzeugung von Strom angewendet wird, muss die Wärme mindestens 100 Grad Celsius betragen und erst bei Temperaturen von 150 Grad kann die Quelle direkt zum Antrieb einer Turbine eingesetzt werden.

Durch ein neues Verfahren, Organic-Rankine-Cycle (=ORC), ist es möglich ab einer Erdwärme von 80 Grad Strom zu produzieren. Hier wird ein organisches Medium eingesetzt, das bei sehr niederen Temperaturen verdampft und so die Turbine zur Stromerzeugung antreiben kann. Diese Kraftwerke müssen ausreichend gesichert werden, da diese Medien entweder sehr leicht entzündlich oder giftig sind.

Die Geothermie stellt eine grundlastfähige Gewinnungsform für Ökostrom dar. Dies bedeutet, dass diese Kraftwerke ständig und immer nahe der Vollbelastung betrieben werden können, um die Grundversorgung mit dem ständig benötigten Strom sicherzustellen.

Ausblick

Die Geothermie wird in Zukunft immer häufiger in die politischen Diskussionen über die zukünftige Energieversorgung einbezogen werden. Da die Preise für fossile Brennstoffe, wie Öl oder Erdgas, ständig steigen, benötigen wir im Zuge der Energiewende eine langfristig gesicherte Energieversorgung, die flexibel genutzt werden kann.

Lexikon

Die Paradigma Deutschland GmbH bietet mit dem Solar Lexikon einen Einblick in die Funktionsweisen und Technologien aus dem Ressort der erneuerbaren Energien. Paradigma selbst ist ein Hersteller umweltfreundlicher Heiztechnik und Anbieter von thermischen Solaranlagen für die Warmwasser-Bereitung, solaren Heizungsunterstützung und CO2-neutralen Pelletkessel. Paradigma Lexikon, zurück zur Übersicht mit allen Artikeln.