Bei der Suche nach erneuerbaren Energien, ist Geothermie ganz vorne mit dabei. Doch wie funktioniert diese? Welche Komplikationen hat Geothermie? Wo wird Geothermie genutzt? All das erfahren Sie im folgendem Beitrag.
Was ist Geothermie?
Das Wort Geothermie setzt sich aus den griechischen Wörtern “geo” (Erde) und “therm” (Wärme) zusammen und heißt übersetzt: Erdwärme. Geothermie, oder auch Erdwärme, beschreibt Wärmeenergie, welche unterhalb der festen Oberfläche der Erde gespeichert ist. Bei tieferem Vordringen ins Erdinnere wird es automatisch wärmer. Beispielsweise nimmt in Mitteleuropa die Temperatur alle 100 Meter Tiefe, circa 3 Grad Celsius zu. Im Erdkern sollen Temperaturen von etwa 5.000 - 7.000 Grad Celsius herrschen. Die Geothermie hat durch die hohe Verfügbarkeit ein großes Potenzial für die Wärme- und Stromversorgung zu dienen. Dabei spielen vor allem regionale Faktoren, wie Lage und Wetter, keine Rolle.
Wie wird Geothermie genutzt?
Für die Nutzung von Geothermie gibt es zwei Arten, welche je nach Versorgungsfeld genutzt werden. Diese zwei Arten sind namentlich: oberflächennahe Geothermie und Tiefengeothermie.
Oberflächennahe Geothermie
Bereiche, welche oberflächennah sind, haben selbst zu kalten Jahreszeiten an einigen Orten ausreichend Wärme und können somit Gebäude ausreichend erwärmen. Für die Nutzung von oberflächennaher Geothermie werden Erdwärmekollektoren genutzt, die 1,20 bis 1,50 Meter tief horizontal in mehrere Schleifen verlegt werden. Des Weiteren wird auch Gebrauch von Erdwärme-Sonden gemacht. Diese reichen 50 bis 100 Meter Tiefe und können von dieser Reichweite Wärme aus dem Erdinneren gewinnen. Oberflächennahe Geothermie wird vor allem bei der Wärmeversorgung von kleineren Gebäuden, wie beispielsweise Einfamilienhäusern, genutzt.
Tiefengeothermie
Die nächste Form der Geothermie ist die Tiefengeothermie. Diese wird wiederum in 2 verschiedenen Formen gewonnen. Zum einen durch die hydrothermale Tiefengeothermie, welche die Wärme Wasser führender Schichten zur Energiegewinnung gebrauchen. Und zum anderen die petrothermalen Systeme, welche die Wärme aus heißem Tiefengestein gewinnen. Die Tiefengeothermie wird bei größeren Planungen genutzt, wie beispielsweise bei Erdwärme-Kraftwerken.
Geothermie Kraftwerke
Ein Geothermiekraftwerk ist eine Anlage, welche Geothermie zur Energiegewinnung nutzt. Dabei kann es entweder durch aus der Erde geförderten Dampf (Hochenthalpie) oder Wärme (Niederenthalpie) eine Turbine-Generator Kombination angetrieben werden. Dabei gibt es 3 Arten von Geothermie Kraftwerken.
Trockendampf-Kraftwerk
Das Trockendampf-Kraftwerk wird mit Dampf betrieben, bei einer Temperatur von circa 150 Grad Celsius. Dabei wird Wasser über die Tiefe in die Erde geleitet. Wenn Wasser auf heiße Gesteinsschichten auftrifft, entsteht Wasserdampf. Dieser wird zurück durch die Gasturbine geleitet. Dadurch wird ein Generator aktiviert und produziert Strom.
Entspannungsdampf-Kraftwerk
Entspannungsdampf Kraftwerke funktionieren ähnlich wie Trockendampf-Kraftwerke, allerdings mit einer erhöhten Temperatur von circa 180 Grad Celsius. Schon während des Prozesses der Produktionsbohrung, gibt das Wasser bereits Dampf ab, den sogenannten Entspannungsdampf. Das Wasser wird auch an der Oberfläche durch mehrere Systeme geleitet und produziert so mit mehr Dampf, der dann wiederum als Antrieb für die Dampfturbine genutzt wird. Des Weiteren ermöglichen Kondensatoren die Transformation des zur Stromproduktion genutzten Wasserdampfes in Wasser, welches anschließend wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.
Binär-Kreislauf-Kraftwerk
Die Funktionsweise eines Binär-kreislauf-Kraftwerkes gleicht der des Entspannungsdampf-Kraftwerkes. Hierbei kommt, anders als beim Entspannungs-Kraftwerk, das Wasser bereits mit einer Temperatur von 57 °C zum Gebrauch. Dabei lohnt sich aus wirtschaftlicher Sicht trotzdem eher erhitztes Wasser mit einer Temperatur von circa 120 Grad, da dieses schneller und mit mehr Druck durch die Injektionsleitung kommt. Daher sollte man sich merken, je höher die Temperatur des Wassers, desto effektiver ist die Energiegewinnung. Des weiteren werden oft Flüssigkeiten mit einem niedrigen Siedepunkten hinzugegeben, beispielsweise Butan. Dies bewirkt, dass bereits beim Pumpen diese zusätzlichen Flüssigkeiten in Dampf transformiert werden. Anschließend wird der Dampf weiter zur Stromerzeugung in die Turbine geleitet, damit der Generator angetrieben wird.
Vor-und Nachteile von Geothermie
Vorteile
Unerschöpflich & Vielfältig
Geothermie ist nicht nur eine erneuerbare Energie mit einer nahezu unerschöpflichen Verfügbarkeit, sondern kann auch zu mehreren Zwecken verwendet werden. Somit dient Erdwärme nicht nur zur Erzeugung von Strom und Gas, sondern kann ebenso zur Kühlung von Gebäuden verwendet werden, dabei wird das in der Erdwärmesonde abgekühlte Wasser direkt, ohne weitere Temperaturabsenkung, wie beispielsweise durch eine Wärmepumpe, eingesetzt.
Effektiv
Geothermie ist in der Gewinnung sehr effektiv, da bei der Gewinnung fast keine Energie verloren geht. Des Weiteren ist Geothermie auf Langzeit gesehen auch kosteneffektiver als andere erneuerbare Energien, da sich, trotz anfänglicher hoher Investitionskosten und Aufwand, die in großen Mengen gewonnene Energie bemerkbar macht.
Unabhängig
Geothermie hat den Vorteil, dass die Gewinnung nicht abhängig vom Klima des jeweiligen Standortes ist. Daher hat das Wetter und das generelle Klima, anders als beispielsweise bei Solarenergie, keinen Einfluss auf die Nutzung und Gewinnung.
Nachteile
Erdbeben
Geothermie ist wie zuvor erwähnt zwar Klima- und Wetter unabhängig, dennoch sind Regionen, in denen häufig Erdbeben geschehen, nicht gut geeignet für die Gewinnung von Energie durch Geothermie. Zumal bei der Geothermie sehr tiefe Löcher gebohrt werden müssen, können durch diese auch häufiger Erdbeben entstehen. Vor allem an Orten wo Erdbeben häufiger vorkommen.
Aufwand
Um Geothermie zu nutzen, wird Gebrauch von großen und aufwendigen Maschinen gemacht. Hinzu kommen aufwändige Installationen und Planungen. Vor allem bei Bohrungen ist dies wichtig, da diese nicht ungefährlich sind.
Gase
Bei der Gewinnung von Geothermie treten nicht kondensierbare Dämpfe auf. Diese können wiederum den Prozess der Energiegewinnung verkomplizieren und generell einen größeren Aufwand mit sich bringen.
Fazit
Abschließend bleibt offen, wie sich Geothermie auf dem Energiemarkt in der Zukunft durchsetzen wird. Vor allem, da wir momentan nach alternativen Lösungen für die Energiegewinnung schauen, und Geothermie als erneuerbare Energie ein großes Potenzial hat, eine dieser alternativen Lösungen darzustellen. Wie sich dies in der Zukunft zeigen wird, bleibt abzuwarten, dennoch überzeugt Geothermie durch viele Vorteile und bietet eine sehr innovative und interessante Form der Energiegewinnung.
