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Geothermie

Die direkte oder indirekte Nutzung von Wärme aus dem Erdreich (Erdwärme) wird als Geothermie bezeichnet. Es handelt sich (mit gewissen Einschränkungen) um eine Form erneuerbarer (regenerativer) Energie, die insbesondere in Form von Niedertemperaturwärme bereits heute verbreitet genutzt wird, zukünftig eventuell auch in größerem Umfang für die Erzeugung elektrischer Energie.

Arten der Erdwärmenutzung

Verschiedene Formen der Geothermie unterscheiden sich sehr stark in wichtigen Aspekten wie der Leistung einzelner Anlagen, der Art der Energienutzung und im Potenzial. Eine besonders wichtige Unterscheidung ist die folgende:

• Bei der tiefen Geothermie nutzt man Schichten in großen Tiefen von einigen Kilometern. Dort findet man relativ hohe Temperaturen vor, was die Nutzungsmöglichkeiten stark erweitert, bis hin zur Stromerzeugung in geothermischen Kraftwerken, die in der Regel als Grundlastkraftwerke arbeiten.
• Bei der oberflächennahen Geothermie wird Schichten in relativ geringer Tiefe bis zu einigen hundert Metern Wärme entzogen. Hier liegen die erreichbaren Temperaturen meist unter dem für die Wärmenutzung (oder gar die Stromerzeugung) notwendigen Temperaturniveau. Deswegen kommen hier Wärmepumpen (meist Elektrowärmepumpen) zum Einsatz, deren Primärenergieverbrauch zu berücksichtigen ist.

Teilweise wird auch im Sommer überschüssige Wärme in das Erdreich eingebracht, was einerseits die Kühlung z. B. von Gebäuden ermöglicht und andererseits das Temperaturniveau für die spätere Wärmeentnahme wieder anhebt.

Für die tiefe Geothermie eignen sich nur Standorte, die eine Reihe besonderer Anforderungen erfüllen. Die oberflächennahe Geothermie dagegen ist an sehr vielen Standorten möglich. Sie wird in vielen Ländern, z. B. auch der Schweiz und in Schweden, bereits in großem Umfang praktiziert. Solche Entwicklungen werden auch oft von der Stromwirtschaft unterstützt, da der Betrieb von Elektrowärmepumpen den Stromabsatz fördert.

Sonderformen der Geothermie betreffen Tunnel (auch U-Bahn-Schächte) und Bergbauanlagen. Bei großen Tunnelanlagen können erhebliche Mengen von warmem Tunnelwasser anfallen (Tunnelthermie), welches direkt oder mit Hilfe einer Wärmepumpe genutzt werden kann. Die dabei erfolgende starke Abkühlung des Tunnelwassers ist sogar erwünscht, da die Einleitung warmen Wassers in örtliche Gewässer negative ökologische Wirkungen hätte. Auch wo kein Tunnelwasser anfällt, können Kollektoren für die Gewinnung von Erdwärme in Tunnel eingebaut werden. Stillgelegte Bergbauanlagen können ebenfalls als Quellen warmen Wassers genutzt werden, teils sogar mit Temperaturen oberhalb von 100 °C.

Die Artikel über die tiefe Geothermie und oberflächennahe Geothermie enthalten weitere Details.

Saisonale Wärmespeicher

Die Möglichkeit der Speicherung überschüssiger Wärme wurde bereits oben erwähnt. Manche geothermischen Anlagen werden sogar gezielt als saisonale Wärmespeicher (teils in Verbindung mit Solarthermie) oder auch als Kältespeicher ausgelegt. Hierfür lassen sich beispielsweise Aquifere (natürliche wasserführende Schichten) nutzen. Wenn die mittlere Temperatur des Speichers in etwa der natürlichen Umgebungstemperatur in der entsprechenden Tiefe entspricht, sind die Wärmeverluste selbst über Monate gering, ohne dass eine spezielle Wärmedämmung verwendet wird. Solche Anlagen werden z. B. für die Wärme- und Kälteversorgung der Berliner Parlamentsgebäude betrieben.

Siehe auch: tiefe Geothermie, oberflächennahe Geothermie, erneuerbare Energie, saisonaler Energiespeicher