Einsatzmöglichkeiten der Geothermie
Erdwärme kann sowohl zum Heizen und Kühlen als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet werden bzw. kombiniert in der Kraft-Wärme-Kopplung. Geothermische Systeme können auch für die saisonale Speicherung von Wärme Verwendung finden.
Bei der geothermischen Wärmeversorgung wird grundsätzlich zwischen zumeist mit Wärmepumpen unterstützten Niedertemperatur-Anwendungen (Quellentemperatur < 25°C) und direkten Wärmeanwendungen mit Temperaturen > 60°C unterschieden.
Die Gewinnung elektrischer Energie ist „ab einer Temperatur von ca. 90°C mit Hilfe binärer Verstromungsprozesse möglich. Die direkte Verstromung von Thermalwässern mittels Dampfturbine kann ab Temperaturen über 150°C stattfinden. In Österreich liegen die höchsten Temperaturen von derzeit genutzten Thermalquellen aufgrund der geologischen Rahmenbedingungen bei maximal 130°C, eine Direktverstromung findet daher derzeit keine Anwendung.“ (BMK, 2022)
Frühe Nutzung der Geothermie
Geothermische Energie in Form von Wärme wurde bereits sehr früh genutzt. Es gibt Hinweise, dass bereits die amerikanischen Ureinwohner_innen die Wärme nutzten. Heiße Quellen sind beispielsweise aus South Dakota bekannt. Auch in Japan und China hat die Nutzung heißer Quellen eine lange Tradition.
In Europa haben vor allem Isländer, Kelten und Römer die Erdwärme schon sehr früh genutzt. In Frankreich wurde das erste, heute noch existierende geothermische Fernwärmenetz bereits im 14. Jahrhundert begonnen.“ (Erneuerbare Energie Österreich)
Mittlerweile wird die Geothermie weltweit in über 88 Staaten genutzt (Erneuerbare Energie Österreich).
In Europa könnten mithilfe der Geothermie 150 Mio t Erdöleinheiten ersetzt werden (Biermayr, P. & al, 2021: 81). Für Dänemark haben Vorstudien gezeigt, „dass im Untergrund von Aarhus und Aalborg genug geothermales Potenzial vorhanden sein könnte, um die beiden Städte wirtschaftlich mit regenerativer Fernwärme zu versorgen. Doch erst die Erkundungsbohrungen werden dies verifizieren können“ (Jehle, K.; 2019).
Welche konkreten Einsatzmöglichkeiten sich für die Geothermie anbieten, zeigt die folgende Tabelle:
Anwendung |
| System | Tiefe | Temperatur | Leistung |
|---|---|---|---|---|---|
Heizen und Kühlen im Eigenheim | Erdwärmekollektoren: Sind flächig auf einem Grundstück verteilte Rohrleitungen, die in einer Tiefe von bis zu 3m die Erdwärme der oberen Bodenschicht nutzen. Sie gewinnen ihre Energie aus der solaren Einstrahlung und müssen unterhalb der Eindringtiefe des winterlichen Frostes sowie oberhalb der Eindringtiefe der sommerlichen Regeneration verlegt werden.* | Geschlossen mit WP | <5m | 8–15°C | -5kW Wärme |
Heizen und Kühlen im Eigenheim | Erdwärmebrunnensystem: Gewinnen ihre Energie direkt aus oberflächennahen Grundwasserströmen. Aus rund 5–15 m Tiefe wird mit einer Tauchpumpe Grundwasser aus der Förderbohrung entnommen und das abgekühlte Wasser im Schluckbrunnen wieder in den Grundwasserstrom eingeleitet.* | Offen mit WP | <15m | 8–15°C | 14kW Wärme |
Heizen und Kühlen im Eigenheim | Flächen Erdwärmesonde: Sind in vertikale Bohrungen eingebrachte Rohre, in denen als Wärmeträgermedium meist eine Flüssigkeit, in seltenen Fällen ein Gas zirkuliert. Die dabei im Boden aufgenommen Wärmeenergie wird im Verdampfer einer Wärmepumpe wieder abgegeben.* | Geschlossen mit WP | 100m | 10–15°C | 8kW Wärme |
Heizen und Kühlen im Bürogebäude und Gewerbe | Erdwärmesondenfeld | Geschlossen mit WP | 100m | 10–15°C | 100kW bis >2 MW Wärme |
Heizen und Kühlen im Bürogebäude und Gewerbe | Tiefe Erdwärmesonde: In einer tiefen Erdwärmesonde mit Tiefen bis zu 3000m zirkuliert mit geringer Geschwindigkeit ein Wärmeträgermedium in einem geschlossenen Kreislauf. Das dabei erwärmte Fluid steigt bis an die Erdoberfläche, wo die Wärme gewonnen wird.* | Geschlossen mit WP | 400–3000m | 20–60°C | 100–350kW Wärme |
Thermalbad | Thermalwasserbohrung | Offen, Tauchpumpe | 100–3000m | 20–100°C | 0,02–4MW Wärme |
Fernwärme, Strom | Hydrothermale Bohrungsdublette: Bei der hydrothermalen Dublette wird heißes Wasser aus einem tiefen Grundwasserleiter zutage gefördert und dem Wasser an der Erdoberfläche die geothermische Wärme entzogen. Das abgekühlte Wasser wird in definierter Entfernung demselben Grundwasserleiter zurückgegeben.* | Offen, Tauchpumpe | 1000–4500m | 40–150°C | 25MW Wärme 2,5 MW Strom |
Fernwärme, Strom | Petrothermale Bohrungsdublette | Offen, Tauchpumpe | 4000–6000m | >150°C | 25MW Wärme 2,5 MW Strom |
Tabelle 1: Einsatzmöglichkeiten der Geothermie (Bundesverband Geothermie e.V. [Hrsg.], *Erläuterungen Stober, I.; Fritzer, Th.; Obst, K.: 2011; Stober, I.; Bucher, K.; 2020: 11)
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