Geothermie

Mit geothermischer Energie oder "Erdwärme" wird die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde bezeichnet. Geothermische Energie stammt hauptsächlich aus dem Zerfall natürlich vorkommender radioaktiver Elemente. Denn schon ab zirka 15 Meter unter der Oberfläche ist die Bodentemperatur das ganze Jahr über konstant.

"Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, desto wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man geht davon aus, dass im Erdkern Temperaturen von etwa 5.000 - 7.000 °C erreicht werden. Diese in der Erde gespeicherte Wärme ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich.
Aus dem Innern unseres Planeten steigt ein ständiger Strom von Energie an die Oberfläche. Die Erde strahlt täglich etwa viermal mehr Energie in den Weltraum ab, als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen. 30% des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms kommen aus dem heißen Erdkern selbst. 70% entstehen durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste." (Quelle: Bundesverband Geothermie)

Man unterscheidet zwischen oberflächennaher Geothermie, die sich oberhalb von 400m der Erde befindet und Tiefengeothermie, die sich unterhalb von 400m befindet.
Die oberflächennahe Geothermie wird für das Wärmen, aber auch Kühlen verwendet, sowie für private Nutzung, Straßenbau und den U-Bahnbetrieb. In diesem Zusammenhang werden auch Vertikale Erdwärmesonden, Grundwasserbrunnen, Geostrukturen (Fundationspfähle, Schlitzwände) und warme Tunnelwässer verwendet, um in Verbindung mit einer Wärmepumpe Heiz- oder Kühlzwecke zu erfüllen.
Die Tiefengeothermie dient hauptsächlich der industriellen Nutzung. Außerdem können mittels Tiefbohrungen heisse Grundwasservorkommen (Aquifere) angezapft werden, und aus dem trockenen Grundgebirge kann man mithilfe der "Enhanced Geothermal Systems" Technologie Energie gewinnen. Aufgrund von geologischen Gegebenheiten, liegt der Wirkungsgrad von Geothermiekraftwerken in Deutschland bei nur ca. 10%. Auch technische Entwicklungen können den Wirkungsgrad nicht weiter erhöhen.
Sind die Temperaturen über 100°C, so ist damit die Produktion von Elektrizität möglich. Die Restwärme kann zu Heizzwecken verwendet werden.

Folglich liefert Geothermie dem Menschen die Aussicht auf eine unerschöpfliche, saubere und kontinuierliche Energiequelle, da sie nahezu CO2-frei ist, Bandenergie liefert und nur wenig Platz braucht. Experten rechnen bis 2030 mit rund einem Dutzend Anlagen, welche insgesamt 800 GWh Strom produzieren werden.

Im folgenden Artikel werden die Vor- und Nachteile einer solchen geothermischen Energie aufgelistet:

Vorteile

• Ein Vorteil geothermischer Energie ist, dass die Energiequelle dem Menschen dauerhaft zur Verfügung steht: Denn die Wärme im Inneren unserer Erde resultiert zu den größten Teilen aus Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung.Diese Wärme ist sowohl aus radioaktiven Zerfallsprozessen als auch aus der Sonneneinstrahlung auf die Erde entstanden. Nach heutigem Stand der Technik wird das global erschließbare Wärmereservoir auf das 30-fache sämtlicher fossiler Energiereserven geschätzt. Daher ist nicht zu befürchten, dass diese Energiequelle in einem vorstellbarem Zeitraum versiegen wird, sodass die Nutzung der Erdwärme somit dauerhaft betrieben werden kann.

• Ein weiterer Vorteil ist die gute CO2-Bilanz: Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Nutzung der Erdwärme zur Energieerzeugung wird die Atmosphäre nur wenig mit Kohlendioxid belastet, so dass die CO2-Bilanz bei der Nutzung von Erdwärme im Vergleich zu anderen Methoden der Energiegewinnung sehr gut ist.

• Wie schon in der Einleitung beschrieben, kann man Geothermie für multiple Verwendungszwecke einsetzen und ist dabei deutlich effizienter als Gas- und Ölheizungen. Sie erzeugt nicht nur elektrischen Strom sondern auch Wärme, die für Heizzwecke gewonnen werden kann. Insbesondere die oberflächennahe Geothermie ist neben der Wärmegewinnung dazu geeignet in den Sommermonaten zum Zwecke der Klimatisierung von Gebäuden verwendet zu werden.

Fasst man nun die gravierendsten Vorteile wie zum Beispiel andauernde Verfügbarkeit und Umwelt- und Klimafreundlichkeit (im Hinblick auf Kohlendioxid-Ausstoß und Smogbildung), so bietet diese Energieform gravierende Vorzüge. Weiterhin schont Geothermie unsere nur begrenzt vorhandenen konventionellen Energieressourcen und schafft eine Unabhängigkeit von der unsicheren Entwicklung der Fördermengen und Preise von Erdöl.

Nachteile

• Für das geothermische Verfahren muss heißes Wasser zuerst aus dem Inneren der Erde gepresst werden, wo es sich am heißen Gestein erwärmt. Dann muss es als Dampf über eine zweite Bohrung wieder an die Erdoberfläche gelangen, um dort Turbinen anzutreiben. Das hat den Nachteil, dass sehr tiefe Bohrungen ins Erdinnere vorgenommen werden müssen. Diese Bohrungen müssen genehmigt werden, da die Gefahr besteht, dass dabei Gesteinsschichten verschoben werden und somit zu örtlichen Erdbeben führen können. In Erdbebengebieten wären Bohrungen dieser Art also nicht möglich. Ansonsten jedoch kann diese Energiegewinnung überall eingesetzt werden.

• Bei der Anwendung von Geothermie stellt sich heraus, dass teilweise aufwendige Vorarbeiten notwendig sind. Dies geschieht insbesondere, wenn das für den jeweiligen Anwendungszweck erforderliche Temperaturniveau erst in tieferen Schichten der Erde gegeben ist. Sind in solchen Fällen die Vorarbeiten, wie Bohrungen und das Einbringen von Wärmesonden, oftmals sehr aufwendig, so wird in einigen Fällen die Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt.

• An einigen Orten kann die Erdwärme selbst dann nicht genutzt werden, wenn die geologischen Voraussetzungen eigentlich günstig wären. Dies begründet sich darauf, dass für das Einbringen von Wärmesonden oder Flächenkollektoren in das Erdreich relativ viel Platz benötigt wird, der oftmals nicht gegeben ist. So ist die geothermische Wärmegewinnung für Gebäude, dessen Grundstücke eher klein sind, oftmals nicht machbar. Geothermie ist also nicht überall realisierbar.

• Bei der Nutzung der oberflächennahen Geothermie, zum Zwecke des Beheizens von Häusern, ist der Einsatz von Wärmepumpen notwendig. Der Betrieb von Wärmepumpen kann aber nur über die Zufuhr von Energie, das heißt über den elektrischen Strom, realisiert werden. Somit muß Energie eingesetzt werden, um die Erwärme für solche Zwecke nutzen zu können. Die Gesamtbilanz von eingesetzter Energie zu gewonnener Wärmeenergie ist jedoch positiv.

• Allerdings ist der Bau entsprechender Kraftwerke und Turbinen mit einem erheblichen finanziellen Aufwand und großen Flächenbedarf verbunden. Dafür sind bei der Erdwärme die technischen Probleme der Nutzbarmachung nur in geringerem Ausmaß vorhanden.

• Ein weiterer Nachteil ist, dass geothermische Dämpfe nicht kondensierbare Gase enthalten, die beim Betrieb der Kraftwerke erhebliche Schwierigkeiten bereiten können. Außerdem lohnt sich die Stromerzeugung in der Regel nur in solchen Regionen, in denen geothermische Anormalien vorkommen. Das heißt, es müssen bereits in geringer Tiefe hohe Temperaturen herrschen, weil bei tieferen Lagen oftmals die Wirtschaftlichkeit der Stromerzeugung eingeschränkt ist.

Fazit

Die Geothermie hat ganz zweifellos Nachteile und Vorteile. Doch sie bietet allein in den ersten drei Kilometern Tiefe der Erdkruste ein so großes Energiepotential, dass damit der gesamte heutige Energiebedarf der Menschheit für 100 000 Jahre gesichert ist.

Alles in allem hat die Geothermie weniger Nachteile als Vorteile. Insbesondere die dauerhafte Verfügbarkeit verschafft der Energiegewinnung durch Erdwärme einen vorderen Platz in der Branche der regenerativen Energien. Dafür spricht zudem die Möglichkeit optimaler Energieausnutzung bei der Geothermie. Das wird durch die Kraft-Wärme-Kopplung erreicht, bei der die Abwärme der Stromerzeugung zusätzlich zur Beheizung von privaten Haushalten oder anderen Gebäuden verwendet wird.

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Externe Links

welt.de
europa-uni.de
strom-infos.net
geothermie.de
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zeit.de