Geothermie (aus dem griechischen geo: die Erde & Thermie: Wärme) oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Während es im innersten Erdkern über 5.000 °C heiß ist, ist es in Deutschland nur wenige Meter unter unseren Füßen immer noch 10° C warm. Dieses Wärmevorkommen ist praktisch unerschöpflich.
Geothermie zählt – wie Sonne oder Wind – zu den erneuerbaren Energiequellen und stellt einen wichtigen Baustein für eine zukunftsfähige, ressourcenschonende und klimafreundliche Energieversorgung dar.
Entsprechende Unternehmen und Forschungseinrichtungen beschreiben das Wärmeregime im Untergrund nicht nur theoretisch. Sie beschäftigen sich intensiv mit der Frage, wie die Wärme im Untergrund erschlossen und sinnvoll genutzt werden kann. Die Arten der möglichen Nutzung in Mitteleuropa unterscheiden sich dabei grundlegend nach der erschlossenen Tiefe und damit einhergehend nach dem Temperaturniveau der Wärmequelle.
Historisch unterscheidet man zwischen oberflächennaher Geothermie (bis 400 Meter Tiefe) und tiefer Geothermie (ab 400 Meter Tiefe). Obwohl die Grenze bei 400 Metern liegt, werden für die oberflächennahe Geothermie meist Tiefen von wenigen bis zu 200 Metern genutzt. In Kombination mit einer Wärmepumpe können so Wohnhäuser, Schwimmbäder, Bürogebäude, Industriebauten oder einzelne Stadtquartiere mit Wärme oder Kälte versorgt werden. Oberflächennahe Geothermie-Anlagen in Verbindung mit einer Wärmepumpe sind in Deutschland ein erprobtes System. Ende 2019 waren bereits über 400.000 solcher Anlagen erfolgreich installiert und trugen zu einer nachhaltigen Wärme- und Kälteversorgung bei.
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Wie der Name sagt, handelt es sich bei der Tiefen Geothermie, um die Nutzung der Erdwärme aus größeren Tiefen. Die dabei entstehenden Anlagen sind nicht für die Versorgung einzelner Wohnhäuser, es handelt sich vielmehr um Anlagen im Kraftwerksmaßtab, die zur Versorgung ganzer Fernwärmenetze eingesetzt werde und teilweise zusätzlich elektrischen Strom produzieren.
Dabei werden Tiefen von 3.000m bis zu 5.000m erschlossen, um teilweise Temperaturen von über 150°C zu nutzen.
Die folgende Abbildung illustriert die Komponenten einer Anlage zur Nutzung der Tiefen Geothermie
Über zwei Bohrungen wird die Erdwärme in Tiefen zwischen 3 und 5 km erschlossen. Als Medium, um die Wärme aus dem geothermischen Reservoir an die Erdoberfläche zu transportieren, wird Wasser genutzt. Konkret bedeutet dies: Heißes Wasser wird über eine Bohrung (die Förderbohrung) mittels einer Pumpe aus der Tiefe nach oben gefördert. Über Tage wird dem Wasser die Wärme entzogen, um diese dann nutzen zu können. Über die zweite Bohrung (die Injektionsbohrung) wird das abgekühlte Wasser wieder in die Tiefe gefördert.
Über Tage sind die beiden Bohrungen miteinander verbunden. Es handelt sich hier also um einen geschlossenen Wasserkreislauf, dem über Wärmetauscher lediglich die Energie entzogen wird. Es findet aber kein Stoffaustausch zwischen Untergrund und Oberfläche statt.
Unter Tage liegen die beiden Bohrungen mehrere 100m auseinander und sind nicht direkt verbunden. Das Wasser um- und durchströmt also das natürliche Gestein im Untergrund um sich dabei zu erwärmen.
In der Tiefe ist es praktisch überall in Deutschland heiß, nicht alle Standorte oder Geologien eignen sich aber natürlicherweise, um Wasserwegsamkeiten zwischen zwei Bohrungen zu ermöglichen.
- siehe hierzu auch Geologie und Erkundung des Untergrundes / Seismik
Die aktuellen kommerziellen Projekte der Tiefen Geothermie konzentrieren sich daher in Deutschland aktuell auf das bayrische Alpenvorland, den Oberrheingraben und das Norddeutsche Becken.
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Auf der folgenden Karte sehen Sie das genehmigte Aufsuchungsfeld des von der EU geförderten Projekts Geothermale Papiertrocknung. Das Aufsuchungsfeld räumt dem Inhaber des Aufsuchungsfeldes – der Kabel Premium Pulp & Paper – das Recht ein in diesem Feld den Bodenschatz Erdwärme aufzusuchen.
Alle Schritte zur Erkundung des Untergrundes, zur Errichtung einer Geothermieanlagen und letztendlich zur Gewinnung des Bodenschatzes müssen von der Bergbehörde jeweils im Einzelfall geprüft und genehmigt werden. Hierzu werden jeweils Betriebspläne erstellt, die die geplanten Aktivitäten detailliert beschreiben müssen.
Das Aufsuchungsfeld erstreckt sich auf einer Fläche von rund 25 km² auf dem Gebiet der Kommunen Hagen, Dortmund, Herdecke und Schwerte.
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