Geothermie
Geothermie bezeichnet die Nutzung der in der Erdkruste gespeicherten Wärmeenergie.
Diese kann sowohl zur Stromerzeugung als auch zum Heizen verwendet werden.
Es gibt verschiedene Varianten der Geothermie.
Oberflächennahe Geothermie
Bezieht man die Erdwärme aus einer Tiefe von bis zu 400 Metern, so spricht man von oberflächennaher Geothermie. Da der Temperaturunterschied in dieser Tiefe noch recht gering ist (in Deutschland ca. 3 Kelvin pro 100 Meter), sind zum Heizen von Gebäuden durch oberflächennahe Geothermie Wärmepumpen erforderlich.
Mitteltiefe Geothermie
Mitteltiefe Geothermie bezeichnet den Bereich ca. 400 bis ca. 1.000 Meter bzw. 2.000 Meter, je nach Quelle. Die Temperaturen liegen hier etwa zwischen 40 und 60 °C.
Es können hier sowohl geschlossene Systeme (Erdwärmesonden) als auch offenen Systeme mit Dubletten verwendet werden.
Je nach Standort und Tiefe ist es möglich, dass die Temperaturen bereits als Vorlauftemperatur für Wärmenetze ausreichend sind. Andernfalls muss zur Verstärkung eine Wärmepumpe eingesetzt werden.
Tiefe Geothermie
(auch Tiefengeothermie)
Bei einer Bohrtiefe von über 2.000 Metern spricht man von Tiefer Geothermie. Diese wiederum wird unterschieden in petrothermale und hydrothermale Tiefengeothermie. Bei der petrothermalen Tiefengeothermie wird Wasser unter hohem Druck in das Grundgestein gepumpt und dieses dadurch aufgebrochen (Fracking). Eine zweite Bohrung durchteuft den Bereich. Hier wird dann Wasser künstlich zirkuliert. Die hydrothermale Tiefengeothermie dagegen verwendet direkt die Wärme aus vorhandenem Thermalwasser. Jedoch kann die Ergiebigkeit hier ebenfalls durch Stimulation gesteigert werden.
Das Thermalwasser wird durch zwei oder mehr Bohrungen genutzt. Eine so genannte Dublette besteht aus einer Produktions- oder Förderbohrung und einer Injektionsbohrung. Die Landepunkte der Bohrungen erfordern einen gewissen Abstand, um einen geothermischen Kurzschluss zu verhindern. Hierzu wird meist nicht direkt senkrecht gebohrt. Durch eine Bohrtiefe von bis zu 5.000 Metern ist der nutzbare Temperaturunterschied erheblich höher als bei der Oberflächennahen Geothermie.
Allerdings ist hierbei eine Gefahr von Seismizität (Erdbeben) und möglichen Beeinträchtigungen der wasserführenden Schichten sowie der Oberflächengewässer nicht vollständig auszuschließen.
Auch besteht ein mögliches Risiko, dass die Bohrung nicht die erforderliche Durchflussmenge an Wasser fördert.
Geschlossenes System
Auch als "closed loop" bezeichnet.
Bei einem Geschlossenen System wird das Wärmeträgermedium in einem geschlossenen (Rohr-) System geführt - z.B. in U-Form - oft auch in nur einer Bohrung.
Die Wärmeaufnahme erfolgt durch ein Arbeitsmittel – ohne Austausch mit dem Tiefenwasser und ohne erhöhten Druck auf das Tiefengestein. Risiken wie Seismizität und Belastung des Tiefen- oder Oberflächenwassers werden hierdurch nahezu ausgeschlossen.
Eine Sonderform ist z.B. der Eavor-Loop.
Ein Bericht der "planet wissen"-Reihe des SWR von 2023 beschreibt objektiv, umfassend und leicht verständlich die Verfahren von Tiefengeothermie und Lithiumgewinnung. Bitte nehmen Sie sich die Zeit.