Tiefengeothermie

Die Energie aus den Tiefen der Erde

Während die oberflächennahe Geothermie die Wärme in den oberen Erdschichten nutzbar macht, fördert die Tiefengeothermie die Wärmevorkommen ab 400 Metern Tiefe. Die tieferen Erdschichten zeichnen sich dadurch aus, dass ihr wesentlich mehr Wärmeenergie entnommen werden kann. Als Faustregel gilt, dass die Temperatur um 3-4 °C pro 100 Meter zusätzlicher Tiefe zunimmt.

Je tiefer gebohrt wird, desto höher ist zwar die Temperatur der Erdschicht, desto größer ist aber auch der Aufwand für die Förderung dieser Erdwärme. Von besonderem Interesse für die Geothermie sind deshalb Gebiete mit sogenannten Wärmeanomalien. In diesen Gegenden weist die Erdschicht schon in geringer Tiefe hohe Temperaturen auf und kann daher wesentlich leichter nutzbar gemacht werden. Ist die Temperatur im Erdreich hoch genug, kann die gewonnene Wärmeenergie nicht nur zur Fernwärmeversorgung, sondern auch für die Stromerzeugung genutzt werden.

Insbesondere die sogenannten Hochenthalpie-Lagerstätten eignen sich für die Stromversorgung. Vulkanische Aktivitäten sorgen hier für Temperaturen von weit über 100 Grad. Besonders vorteilhaft ist es, wenn heißer Wasserdampf aus dem Erdreich direkt in die Turbine eines Generators geleitet werden kann, da auf diese Weise die Energieausbeute sehr hoch ist. Spitzenreiter bei der Nutzung von Erdwärme für die Stromerzeugung ist das vulkanreiche Island, wo 25 % des Strombedarfs über Geothermie-Kraftwerke abgedeckt werden. In Deutschland steht die Nutzung der Tiefengeothermie als erneuerbare Energie dagegen noch in den Startlöchern, was auch daran liegt, dass es hier keine oberflächennahen Hochenthalpie-Lagerstätten gibt. Obwohl bis jetzt erst zwei Anlagen in Betrieb sind, gibt es dennoch ein großes Potenzial nach oben. Das Bundesumweltministerium schätzt, dass es langfristig sogar möglich wäre, ein Viertel des Strombedarfes in Deutschland über die Nutzung der Tiefengeothermie zu decken.

Aber auch ohne vulkanische Aktivität enthält die Erde genug Wärmeenergie, um sie als regenerative Energie für die Wärme- und Stromversorgung nutzen zu können. Sind die oberen Erdschichten nicht warm genug, muss entsprechend tiefer gebohrt werden. Zur Förderung der Wärme aus diesen sehr tiefen Erdschichten stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, aus denen in Abhängigkeit von den geologischen Verhältnissen des Förderortes ein geeignetes ausgewählt wird. Am häufigsten anzutreffen sind die hydrothermalen Systeme, bei denen die Wärme natürlichen Thermalwasservorkommen entzogen wird. Dabei wird das geförderte Thermalwasser nach dem Entzug der Wärmeenergie dem Erdreich wieder zugeführt, so dass ein Kreislauf entsteht. Ist das Erdreich eher trocken, kommen stattdessen HDR-Systeme (Hard Dry Rock) zum Einsatz, bei denen Wasser künstlich in das Erdreich eingebracht wird, um so die Grundlage für den zur Wärmegewinnung notwendigen Wasserkreislauf zu schaffen. Sind diese beiden Verfahren nicht möglich, kann die Erdwärme auch über eine tiefe Erdwärmesonde gewonnen werden. Hierfür wird ein geschlossenes Koaxialrohr bis zu 3000 Meter tief in das Erdreich eingeführt. Die Erdwärme wird dabei in einem Wärmetauschprozess an eine Trägerflüssigkeit abgegeben, die in einem Kreislauf die Wärmeenergie nach oben befördert.