Was ist Geothermie
Was ist Geothermie ?
Entstehung
Die Geothermie ist eine – in Anführungsstrichen - „geologische Energieform“, die sich wie folgt kurz charakterisieren lässt:
Ihr Ursprung geht zum einen Teil auf die Energie der Materie zurück, die Gesteinsbrocken innewohnt, die vor Milliarden von Jahren sich zu unserer Erde verdichteten. Dabei wurde die kinetische Energie der Fluchtgeschwindigkeit in die Temperaturerhöhung umgesetzt, die beim Zusammenprall der interstellaren Gesteinsbrocken frei wird. Diese Temperaturerhöhung kann man heute noch beobachten, wenn ein Komet oder Asteroid auf die Erde auftrifft.
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Der andere, heute vorherrschende Teil ist die Energie, die aus dem natürlichen Zerfall der im Erdkörper vorhandenen langlebigen radioaktiven Isotope wie Uran 235, 238, Thorium 232 und Kalium 40 zurückgeht. Insofern haben wir es mit der friedlichen Nutzung der – in Anführungsstrichen - „natürlichen“ Kernenergie zu tun.
Geothermie resultiert zum größeren Teil (70 Prozent) aus radioaktiven Zerfallsprozessen im Erdmantel und Erdkruste, zum geringeren Teil (30 Prozent) aus der aufsteigenden Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung; die Temperatur im inneren Erdkern beträgt nach verschiedenen Schätzungen 4500 °C bis 6500 °C. Die Leistung, die aus dem radioaktiven Zerfall resultiert beträgt etwa 16.000.000.000.000 Watt. Bei einem mittleren Erdradius von 6.371,000785 km beträgt die geothermische Leistung des radioaktiven Zerfalls an der Erdoberfläche etwa 0,032 Watt/Quadratmeter. Geothermie kann als Energiequelle zur Erzeugung von Wärme und Strom genutzt werden. Hierbei wird zwischen der Nutzung der oberflächennahen Geothermie (mit Hilfe von Sonden zu Heizzwecken) und der Tiefen-Geothermie (mit Hilfe von Tiefbohrungen zur Strom- und Wärmegewinnung) unterschieden.
99 Prozent unseres Planeten sind heißer als 1000 °C; 99 Prozent vom Rest sind immer noch heißer als 100 °C. Fast überall hat das Erdreich in 1 Kilometer Tiefe eine Temperatur von 35 °C bis 40 °C (siehe auch Geothermische Tiefenstufe). Unter besonderen geologischen Bedingungen kann die Temperatur dort 100 °C bis 400 °C erreichen. Der an der Erdoberfläche ankommende Wärmefluss aus dem Erdinneren beträgt durchschnittlich 0,063 Watt/m⊃2; (63 Milliwatt/m⊃2; oder 63 tausendstel Watt). Der daraus resultierende Energiebeitrag zum Klima der Erde ist denkbar gering: er beträgt nur etwa 0,002%. Die restlichen 99.998% der Klima-erzeugenden Energie stammen von der Sonne.
Ökologische Aspekte
Die Geothermie erfüllt die Kriterien der Nachhaltigkeit und der ökologischen Qualität. Sie ist zwar im strengen Sinne nicht regenerativ, aber ihr Potenzial ist sehr groß. Theoretisch würde allein die in den oberen 3 Kilometer der Erdkruste gespeicherte Energie ausreichen, um die Welt für etwa 100.000 Jahre mit Energie zu versorgen.
Die Geothermie steht fast überall, bis auf wenige ungünstige Ausnahmen, im Boden an Ort und Stelle bereit. Sie ist für Länder mit wenig stabiler Sonneneinstrahlung eine wirtschaftliche Energiealternative für die Zukunft.
Warum wird die überall vorhandene und vom Energieangebot her kostenlose Geothermie (bis heute?) so wenig genutzt?
Ein Grund liegt darin begründet, dass sowohl der Wärmestrom (~0,06 Watt/⊃2;) als auch das Temperaturniveau (~3°C/100 m=0,03°C/m) in den uns zugänglichen Teilen der Erdkruste meist so gering ist, dass sich eine kostengünstige Nutzung in der Vergangenheit nicht anbot. Erst mit dem Auftauchen des CO2-Problems und der absehbaren Verknappung der fossilen Energieträger setzte eine stärkere geologische Erkundung und technische Weiterentwicklung der Geothermie ein. Da Preis und Infrastruktur der fossilen Energie waren ja bis dato konkurrenzlos.
Da die eigentliche Energie, die Geothermie nichts kostet, wird die Wirtschaftlichkeit einer Geothermienutzung von den Investitionskosten und Unterhaltskosten der Anlagen bestimmt. Gegenwärtig ist eine sichere Wirtschaftlichkeit bei größeren Geothermieanlagen nur in gut erkundeten Gebieten, wie in z.B. Oberbayern, erreichbar. Grundsätzlich sind größere Geothermieanlagen (über 0,5MW und mit einer Tiefe von mehr als 500 m) immer mit gewissen Fündigkeitsrisiken behaftet, da die tieferen Erdschichten eben nur punktuell und oft in geringem Ausmaß erkundet sind. Neuerdings werden allerdings Risikoversicherungen dazu angeboten.
Die oberflächennahe Erdwärmenutzung für die Heizung von Gebäuden mittels einer Wärmepumpe ist heute schon, im Grundsatz, voll konkurrenzfähig. Allerdings scheinen nicht alle Anbieter in Deutschland das nötige Know-How zu besitzen. Die Geothermische Vereinigung hat für Anbieter ein Zertifizierungsverfahren eingeführt, das hier einen gewissen Standard setzt. Solche Anlagen bestehen in der Regel aus einer Erdwärmesonde, einer Wärmepumpe und einem Heizkessel. Das Wärmeangebot im Erdreich (Tiefe: 50-150m) von ca. 10-15°C wird dabei durch die Wärmepumpe auf die erforderliche Temperatur von ca. 45 - 60°C gebracht. Unter Einsatz von 1KW Strom werden ca. 4KW Heizwärme gewonnen. (= Arbeitszahl 4). Die CO2-Bilanz von Erdwärmesondenheizungen ist sehr positiv. Es werden, gegenüber einer Ölheizung, zwischen 40-70% an CO2 vermieden. Dabei sind die Investitionskosten höher als bei einer konventionellen Öl- oder Gasheizung. Die Unterhaltskosten incl. Stromverbrauch sind aber sehr niedrig. So dass sich pauschal, über 10-12 Jahre gerechnet, ca. 50% niedrigere Gesamtkosten (Investition und Verbrauch) ergeben. In bestimmten Gebieten (u.a. in der Schweiz und in Österreich) gibt es geradezu einen kleinen Boom für Erdwärmesondenheizungen.
Tiefe Erdwärmesonden, wie jetzt in Aachen geplant, nutzen die höheren Temperaturen jeneseits der 500m Marke. In Aachen wird das Super C - Projekt mit einer Sonde verwirklicht, die kaltes Wasser in eine Tiefe von 2500m schickt und wieder mit ca. 70° nach oben bringt.
Alte ausgeförderte Erdgaslagerstätten oder Bergwerke, die wegen der Erschöpfung der Vorräte zunehmend stillgelegt werden, sind weitere denkbare Projekte für tiefen Geothermie. Die dortigen Formationswässer sind of wärmer (je nach Tiefe der Lagerstätte 60 bis 120 °C warm), die Bohrungen oder Schächte sind oft noch vorhanden und könnten nachgenutzt werden, um die warmen Lagerstättenwässer einer geothermischen Nutzung zuzuführen.
Hierbei müssen aber die Ingenieure weitere schwierige Probleme lösen.
Einerseits müssen die warmen Lagerstättenwässer von der Umwelt isoliert werden, da diese keineswegs trinkbar oder ökologisch unbedenklich sind.
Quelle aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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