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Geothermie - Eine jederzeit zur Verfügung stehende Energiequelle

Schleuter, Dieter

Geothermie ist eine unterhalb der Erdoberfläche anstehende Energieform, die nach dem BBergG (Bundesberggesetz) zu den sogenannten bergfreien Bodenschätzen gehört und den regenerativen Energien zugerechnet wird. Genutzt wird Geothermie zum Heizen und Kühlen sowie zur Erzeugung von elektrischem Strom. Geothermische Energie besteht aus Restwärme, die aus der Entstehungszeit der Erde vorhanden ist und zum anderen aus Wärme, die durch kontinuierliche radioaktive Prozesse entsteht und im Gestein gespeichert wird. Die Bereiche, aus denen geothermische Energie gewonnen werden kann, werden in Zonen unterteilt, wobei die ersten 15 bis 20 m unterhalb der Geländeoberfläche als neutral anzusehen sind, denn dieser Bereich unterliegt den jahreszeitlichen klimatischen Wechseln. Mit zunehmender Tiefe nimmt die Temperatur nach der geothermischen Tiefenstufe mit einem Gradienten von 3 °C/100 m zu, wobei regional höhere Temperaturgrade je 100 m anstehen können. Geothermische Zonen sind: (1) Oberflächennah bis zu einer Tiefe von 400 m, (2) Mitteltief bis ca. 1000 m sowie (3) Tiefe Geothermie (in Deutschland zur Zeit bis ca. 6000 m). Geothermische Energie kann aus hydrothermalen oder petrothermalen Vorkommen gewonnen werden. Bei hydrothermalen Anlagen wird Wärme oder Strom aus Grundwasser gewonnen, wobei für die Stromerzeugung Wassertemperaturen von mindestens 100 °C erforderlich sind, um eine betriebswirtschaftlich sinnvolle Nutzung zu erreichen. Bei den petrothermalen Systemen muss ein Fluid in künstlich geschaffenen permeable Bereiche eingebracht werden, um dabei die Wärme aus dem Gestein aufzunehmen. Der Beitrag enthält Ausführungen zu: Genehmigungsverfahren, offenen Systeme (Energiebrunnen, Brunnenpumpe, Wärmepumpe), geschlossenen Systeme (Erdwärmekollektoren, Energiepfähle, Erdwärmesonden), Bohrtechnik, Spülbohren, Hammerbohren, Sondeneinbau, Ringraumverfüllung, Arteser, Koaxialsonde, Technik zur Gewinnung mitteltiefer und tiefer Geothermie, Thermal Response Test (TRT) sowie hydrothermalen und petrothermalen Anlagen.