Petrothermale tiefe Geothermie, Teil 1

Petrothermale tiefe Geothermie und Tiefe Erdwärmesonden

Wärmegewinnung aus petrothermalen tiefen Geothermie mit Hilfe von tiefen Erdwärmesonden; Stober I., Bucher K.; Geothermie; 2 Auflage; Springer-Verlag GmbH Berlin Heidelberg 2014

Allgemein

Als geothermische Energie, Erdwärme oder Geothermie wird die innere Energie der Erde gekennzeichnet, die in Form von Wärme gespeichert ist. Neben der Wellen- bzw. Gezeitenenergie und der Solarenergie stellt die Geothermie eine primäre regenerative Energiequelle dar. Auf Grund des Aufbaus der Erde weist der größere Teil unseres Planeten eine Temperatur höher als 1.000°C auf. Die Temperatur liegt im inneren festen Kern über 5.000°C (Tiefe bis über 6.000km) und im äußeren flüssigen Kern über 2.900°C (Tiefe 2.900-5.000km). Im unteren Mantel liegt die Temperatur bei 1.400-3.000°C (Tiefe 1.000-2.900km) und erst im oberen Mantel fällt sie ab einem Punkt unter 1.000°C (Tiefe 40-1.000km). Dieser Temperaturgradient hinsichtlich der Tiefe verursacht einen Wärmestrom in Richtung Erdoberfläche, der kontinuierlich ist und eine durchschnittliche Leistung von 0,065 W/m² aufweist. Bei der Geothermie handelt es sich um die Ausnutzung der Erwärme im Bereich der Erdkruste (0-40km). Dort nimmt die Temperatur um ca. 3 K pro 100m Tiefe zu. Da die Mitteltemperatur der Erdoberfläche ca. 14°C beträgt, ergeben sich abhängig von der Tiefe unterschiedliche Möglichkeiten zur Wärmegewinnung und Nutzung der Geothermie. /1/

Abhängig von der Bohrtiefe lässt sich zwischen oberflächenaher und tiefer Geothermie unterscheiden. Bei der ersten Kategorie handelt es sich um Tiefen bis zu 400m und Bodentemperaturen bis 20°C. Wärme wird mittels Erdsonden bzw. Erdkollektoren, Grundwasserbrunnen oder Wärmepumpen extrahiert und ausschließlich für Heizungs- oder Kühlungszwecke verwendet (siehe Steckbrief über Wärmepumpen). Bei der tiefen Geothermie hingegen werden tiefere Bohrungen benötigt, um Temperaturen im Bereich von 50°C (Tiefe >1.000m) und bis über 200°C (Tiefe >6.000m) auszunutzen. Auf diese Weise kann geothermische Energie mittels Zwischenschaltung eines thermodynamischen Kraft-Wärme-Prozesses sogar zur Stromerzeugung genutzt werden. /1/