Regenerative Energiemöglichkeiten bestimmen heute die weltweiten politischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Diskussionen um mehr Nachhaltigkeit bei der Energiegewinnung. Dabei rückt neben der Wind-, Wasser- und Sonnenenergie auch immer mehr das Thema Geothermie in den Vordergrund. Was genau ist das und welche Möglichkeiten ergeben sich für die Zukunft? Hier erfahren Sie mehr zur Gewinnung, Verfahren und weltweiter Nutzung.
Geothermie – die Wiederentdeckung nachhaltiger Energiegewinnung
Geothermie bezeichnet die ingenieurtechnische Nutzung, der in der Erde gespeicherten Wärme. Thermische Wärme wurde schon immer von Menschen genutzt zum Beispiel in Thermalbädern oder zur Beheizung von Wohnraum. Heute wird sie hauptsächlich zur Wärmegewinnung, zur Kühlung oder Stromerzeugung eingesetzt.
Vorteile für Klima und European Green Deal Ziele
Geothermische Wärme wird den erneuerbaren Energien zugeordnet und spielt daher beim Thema Klimawandel und nachhaltige Energie eine zunehmende Rolle. Neben der guten Ökobilanz, ist es nahezu unendlich verfügbar und unterliegt im Gegensatz zu anderen Energiequellen keinen tages- oderjahreszeitlichen Verfügbarkeitsschwankungen. Erdwärme ist damit grundlastfähig und kann in Zukunft einen wichtigen Anteil zur Stromversorgung beitragen. Des Weiteren muss Erdwärme nicht transportiert werden, sondern ist nahezu überall ortsgebunden abgreifbar. Diese Attribute machen die Geothermie zu einem wichtigen Baustein bei der Erreichung der European Green Deal Ziele.
Exkurs: Geothermie in früheren Zeiten …
Die Nutzung der Geothermie war neben dem Feuer die erste Energiequelle, die frühzeitlichen Menschen zur Verfügung standen. Heiße Thermalquellen existierten in nahezu allen besiedelten Gebieten der Erde und wurden für die Zubereiten von Speisen oder spirituelle Riten herangezogen. Die systematische Nutzung dieser Quellen begann unter den Römern indem sie die Thermalbäder begründeten.
Das „erste geothermische Nahwärmenetz“ wurde bereits im 14. Jhdt. In Chaudes-Aigues (Zentralfrankreich) errichtet. Heiße Quellen im Bereich von 40°C bis 80°C (heißeste natürliche Quelle Frankreichs) wurden gefasst und über Rohrleitungssysteme für die Beheizung von Gebäuden, der Kirche sowie für einfache industrielle Prozesse in Gerbereien und in der Wollproduktion genutzt. Betrieben wurde das „Nahwärmenetz“ vom örtlichen Lehensherren, der als erster Energieversorger in die Geschichte einging, zumal die Dorfbewohner für die Wärme bezahlen mussten.
Erfahren Sie mehr über die Geschichte der Geothermie in Europa.
Die Geothermie kann an unterschiedlichen Ebenen der Erdkruste eingesetzt werden, daher wird zwischen der oberflächennahe Erdwärmenutzung und der Tiefengeothermie unterschieden.
- Oberflächennahe Geothermie
Als oberflächennahe Geothermie gilt die Nutzung der Erdwärme aus bis zu 400 Meter Tiefe. Wärme aus diesem Tiefenstockwerk muss aufgrund der noch relativ geringen Temperatur auf ein nutzbares Temperaturniveau gehoben werden. Um beispielsweise Gebäude mit oberflächennaher Geothermie heizen zu können, sind daher Wärmepumpen erforderlich. - Tiefengeothermie
Die tiefe Geothermie greift auf Wärmereservoire in größeren Tiefen zurück, bei der Bohrlöcher von bis zu fünf Kilometer Tiefe gebohrt werden. Auch die damit betriebenen Anlagen sind wesentlich größer und leistungsfähiger und können ganze Stadtviertel mit Heizwärme versorgen. Ist das Temperaturniveau hoch genug, kann mit einem Geothermiekraftwerk auch Strom erzeugt werden.
Wichtigste Länder weltweit nach installierter Leistung von Geothermieanlagen im Jahr 2020
Leistung von Geothermieanlagen nach Ländern 2020 (source: ThinkGeoEnergy)
Geothermiekraftwerke sind somit prädestiniert für eine zukünftige nachhaltige Stromerzeugung. Dabei gibt es verschiedene Verfahren, bei denen auch bei niedrigerer Wärme Energie gewonnen werden kann, zum Beispiel das Binär-Kreislauf-Verfahren und der ORC Prozess (Organic Rankine Cycle). Entscheidend ist hier der Einsatz eines niedrigsiedenden organischen Fluids wie beispielsweise Pentan. Mit diesen Methoden kann übrigens jegliche Abwärme wie aus Heizkraftwerken, abgepumptem Grubenwasser des Kohleabbaus oder ähnlichem genutzt werden.
Erfahren Sie mehr über den ORC Prozess zur Strom- und Wärmeproduktion.
Fazit
Geothermieanlagen werden ein immer wichtigerer Baustein bei den erneuerbaren Energien und haben im Gegensatz zu Wasser-, Sonnen- oder Windenergie bedeutende Vorteile. Dazu zählen unter anderem Unabhängigkeit von Wetter und Jahreszeiten, hohe Verfügbarkeit, keine CO2-Erzeugung, kaum Transportwege, geringer Flächenbedarf. Ein wichtiger Aspekt sind dabei die Methoden zur Stromerzeugung, die auch bei geringeren Temperaturen eingesetzt werden können.
Hierbei helfen Pentane von Haltermann Carless: Sie sind nachhaltige Basisstoffe und werden häufig verwendet als Arbeitsmittel in Wärmepumpen oder in speziellen Kraftwerkstypen.
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