Geothermie

Es besteht ein gewaltiges Energiepotenzial, da ca. 99% der Erde heißer als 1.000 °C sind. Unterhalb der festen Oberfläche bzw. Erdkruste bietet die Erde ein unerschöpfliches Wärmepotenzial, welches durch den Einsatz geothermischer Kraftwerke genutzt werden kann. Auf diese Art und Weise können Wärme und Strom nachhaltig, ohne CO2-Emissionen sowie dauerhaft verfügbar gewonnen werden. In diesem Zusammenhang kommt der Organic Rankine Cycle (ORC)-Technologie eine bedeutende Rolle zu, da so die Wärme mittels geothermischer Kraftwerke in sauberen Strom umgewandelt werden kann. Mehr über Geothermie, was es bedeutet, wie es funktioniert und welche Vorteile es besitzt, können Sie hier erfahren.

Der Begriff Geothermie bezeichnet die gespeicherte Wärmeenergie unterhalb der Erdoberfläche, welche auch Erdwärme genannt wird, sowie ihre anwendungstechnische Gewinnung bzw. Nutzbarmachung. Durch den kontinuierlich fließenden Wärmestrom vom heißen Erdinneren hin zur kalten Erdoberfläche wird Wärme gewonnen, welche für Heizzwecken oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Der Zerfall von radioaktiven Elementen im Erdmantel und der Erdkruste sorgen für die Entstehung von Hitze. Außerdem kann Erdwärme dank des kontinuierlichen Zerfalls in die Kategorie der erneuerbaren Energien eingeordnet werden.

Erdwärme kann durch verschiedene technische Verfahren zur Energiegewinnung genutzt werden. Dabei werden geothermische Anlagen wie Erdwärmepumpen verwendet, die die Wärmeenergie in der Wärmeversorgung nutzen oder diese in Strom umwandeln. Hierbei findet eine Unterscheidung der Geothermiekraftwerke in folgenden Verfahren statt: die oberflächennahe Geothermie (bis 400m Tiefe) sowie geothermische Systeme, welche im Untergrund vorhandenes, warmes Wasser nutzen (bis zu 4.500m Tiefe) und die tiefe Geothermie, welche die Wärme aus tiefem Gestein (bis zu 5.000m Tiefe) verarbeiten.

Oberflächennahe Geothermie

Bei Bohrungen bis zu 400m Tiefe wird der Prozess oberflächennahe Geothermie genannt. Hierbei wird ein Rohrsystem im Untergrund genutzt, indem eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert, die die Wärme aus dem Boden aufnimmt. Typischerweise wird die Wärme an eine Wärmepumpe weitergegeben, wobei in einigen Fällen auch Erdkollektoren und Erdwärmesonden zum Einsatz kommen. Diese sorgen dafür, dass Gebäude mit Heizwärme, Kälte und Warmwasser versorgt werden. Neben der Umweltwärme aus der Luft sowie den Oberflächengewässern kann oberflächennahe Geothermie zur Umgebungswärme gezählt werden.

Tiefe Geothermie

Durch die Tiefe Geothermie besteht die Möglichkeit, Wärmereservoire in größeren Tiefen zu erschließen. Je höher das jeweilige Temperaturniveau ist, welches zur Verfügung steht, umso wertvoller gilt die zu gewinnende Wärme. Außerdem bedeutet das, dass Bohrlöcher von bis zu fünf Kilometern entstehen und größere sowie leistungsfähigere Geothermiekraftwerk notwendig sind. Eine weitere Unterscheidung wird hinsichtlich der Systemart vorgenommen:

• hydrothermales System: Nutzung tief liegende wasserführende Schichten zur Energiegewinnung
• petrothermales System: Nutzung von Wärme aus Tiefengesteinen (in Deutschland noch nicht wirtschaftlich nutzbar)

Gerade die Erdwärme, welche durch tiefe Geothermie gewonnen wird, ist zur Einspeisung in das Wärmenetz von ganzen Stadtvierteln gedacht. Insofern sich das Temperaturlevel in einem hohen Bereich befindet, kann mit dem Geothermiekraftwerk auch Strom erzeugt werden. Im Zusammenhang mit der Stromerzeugung stehen in einem Geothermiekraftwerk verschiedene Arbeitsmittel zur Verfügung. Zudem ist darauf zu achten, dass eine adäquate Klimawirksamkeit erreicht wird, sowie eine Nutzung von effizienter und sicherer Anlagentechnik stattfindet. So zeigen bereits durchgeführte Studien zu Umwelteffekten bei der Stromerzeugung mit Geothermie, dass diese gegenwärtig und zukünftig einen nachhaltigen Beitrag zur Energieversorgung leisten werden.

Die Geothermie stellt ein wichtiges Element in der Energiewende dar und birgt aus Sicht des Klimaschutzes und der Luftreinhaltung etliche nutzbare Potenziale. Zudem wird Energie bzw. Strom, die aus Geothermie gewonnen werden, als besonders nachhaltig beschrieben, da im gesamten Prozess keine fossilen Brennstoffe verwendet werden. Bisher wird die Stromerzeugung in deutschen Bundesländern wie Mecklenburg-Vorpommern oder Baden-Württemberg durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) über eine Einspeisevergütung gefördert.

Klimafreundliche Erzeugung

Die Energiegewinnung durch Geothermie gestaltet sich im Vergleich zu fossilen Brennstoffen deutlich klimafreundlicher. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass während des Gewinnungsprozesses keine Treibhausgase wie Co2 erzeugt werden, demnach werden Schadstoffe vermieden. Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien wie z.B. Wind- und Solarenergie ist Geothermie fast überall und immer verfügbar. Verbraucher sind in diesem Fall weder an Wetterbedingungen, Jahreszeit oder Tageszeit gebunden. Mittels einer solchen konstanten Verfügbarkeit kann Erdwärme als berechenbare und verlässliche Energiequelle beschrieben werden.

Lokale Energiegewinnung

Besonders im Bereich der Tiefen Geothermie bietet die lokale Förderung und Verbrauch ein positives Kriterium. Der Ablauf gestaltet sich so, das heißes Wasser mittels einer Wärmepumpe durch unterirdische Bohrkanäle gepumpt und über lokale Wärmenetze an die Verbraucher verteilt wird. Zwischen Verbrauchern und Energiequellen müssen demnach keine weiten Strecken zurückgelegen. Dies wiederum führt zu mehr regionaler Wertschöpfung, welche dazu beiträgt, dass Kommunen als innovativer und umweltbewusster Standort an Attraktivität gewinnen.

Außerdem beschreibt die Unabhängigkeit von schwankenden Rohstoffpreisen sowie der CO2-Bepreisung einen Vorteil der Förderung durch die Bundesregierung. Erneuerbare Energien wie die Geothermie, die dauerhaft zur Verfügung stehen, haben das Potenzial die Wärmewende und Energiewende nachhaltig zu verändern.

Hoher Energieerträge

Die Gewinnung von Erdwärme gestaltet sich bei einer fachgerecht installierten Wärmepumpe äußerst effektiv. Konzentriert man sich dabei rein auf die Wärmenutzung, liegt ein Wirkungsgrad von bis zu 98 % vor. Zugleich ermöglichen die unterschiedlichen Temperaturen neben der Wärmeversorgung auch die idealen Voraussetzungen zur Stromerzeugung. Unter diesen Voraussetzungen kann grüner Ökostrom produziert werden.

Zusätzlich bedeutet die Energieversorgung mit Erdwärme für den Endverbraucher, dass wenig Platz in Anspruch genommen werden muss. Überdies ist Erdwärme sehr flexibel einsetzbar - sei es zum Erzeugen von Wärme und Strom oder zum Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastrukturanlagen.

Die Wärmequelle Geothermie besitzt neben einigen Vorteilen auch Herausforderungen, die im Planungsprozess bedacht werden müssen. Besondere Aufmerksamkeit sollte hier auf die Wirtschaftlichkeit des Energiegewinnungsverfahrens gerichtet werden, da diese nicht immer geboten ist. Mit der Nutzung von Erdwärme gehen teilweise sehr hohe Kosten einher, je nachdem, um wie viele Erdschichten es sich vor Ort handelt. Zudem bestehen geologische und geotechnische Risiken, die abgewogen werden müssen. In der Regel sind mit den Bohrungen in der Erdkruste bzw. im Gestein Erschütterungen verbunden, die im schlimmsten Falle zu leichten Erdbeben führen können. Zusätzlich ergibt es sich, dass tiefe Bohrungen sowie der sich anschließende Betrieb der Geothermieanlage bei privaten Endverbrauchern nicht immer rentabel und sinnvoll sind. Hinzu kommt, dass zahlreiche behördliche Genehmigungen für die Bohrarbeiten von Privatverbrauchern sowie Konzernen einzuholen sind.

Wir sind der richtige Partner, wenn sie an dem Thema Geothermie interessiert sind. GETEC setzt fortschrittliche und umweltfreundliche ORC-Technologien in ganz Deutschland und darüber hinaus ein, um energetische Synergien miteinander zu verknüpfen. Demzufolge besteht die Notwendigkeit zur Förderung von geothermischem Potenzial und nachhaltigen Entwicklungsprozess, sodass zahlreiche Umweltauswirkungen kompensiert werden können. Wir beraten Sie gern zu erneuerbaren Energien und der passenden Energie- und Wärmeversorgung in Industrie und Immobilienwirtschaft.