Was ist Geothermie?
Unter Geothermie versteht man die Nutzung der im Erdinneren gespeicherten Wärme(-Energie).
„Die Temperatur des Erdinneren nimmt kontinuierlich mit der Tiefe zu (geothermische Tiefenstufe), im Durchschnitt etwa 30 °C pro Kilometer in der Oberen Erdkruste (Lithosphäre).“ (Geologische Bundesanstalt).
Während die mittlere Temperatur der Erde an der Erdoberfläche nur etwa 14 °C beträgt, erreicht der äußere Erdkern bereits rund 3000 °C und der innere Kern (siehe Grafik) ca. 5000°C. (siehe Stober, I.; Bucher, K.; 2020).
Durch diese Temperaturdifferenzen steigt ein Wärmestrom von innen nach außen auf, das bedeutet es geht kontinuierlich Wärme verloren. Die von der Erde abgegebene Leistung (Wärmestromdichte gemessen in mW/m²) beträgt im Weltmittel etwa 75 mW/m² (Geologische Bundesanstalt). „Neben der reinen Wärmeleitung (Konduktion) kann der Wärmetransport regional auch durch Konvektion [Anm.: vertikale Bewegung] zirkulierender Tiefenwässer erfolgen. Dabei handelt es sich generell um Zirkulationstiefen im Bereich von einigen hundert bis tausend Metern“ (Stober, I.; Fritzer, Th.; Obst, K.: 2011).
Die hohen Temperaturen in der Erde stammen aus der Entstehung der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren. Zu etwa 30% handelt es sich dabei um Gravitationswärme, ein hoher Anteil stammt allerdings aus dem Zerfall radioaktiver Substanzen in der Erdkruste. (siehe Stober, I.; Fritzer, Th.; Obst, K.: 2011).
Die Wärme im Erdinneren kann jedoch nur in einem geringen Ausmaß genutzt werden, da die technischen Erschließungen einen Tiefenbereich von wenigen Metern (Horizontalkollektoren) bis derzeit ca. 5 km (Hydrogeothermie, Petrogeothermie) umfassen (Erneuerbare Energie Österreich, Hrsg.). Ein weiterer Grund ist, dass nicht alle Gesteinsschichten Wärme in alle Richtungen gleich gut transportieren können, Sand (trocken) etwa weist eine Wärmeleitfähigkeit auf von 0,4 λ [W/m/K] mit einer Entzugsleistung von 20–30 W/m, während beispielsweise Quarzit eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 3,6–6,0 λ [W/m/K] aufweist und auf eine „Entzugsleistung“ von 65–92 W/m kommt. (siehe dazu Stober, I.; Bucher, K.; 2020: 91, Tab.6.2)
Für die Nutzung der Geothermie ausschlaggebende Gesteinsparameter sind die Effektive Wärmeleitfähigkeit λ [W/m/K] unter Berücksichtigung des Porenanteils und der Wassersättigung und die Effektive volumetrische Wärmekapazität cp [J/m³/K] unter Berücksichtigung des Porenanteils und der Wassersättigung. (Zach, F., 2016: 52)
Teilen — das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten.
Der Lizenzgeber kann diese Freiheiten nicht widerrufen, solange Sie sich an die Lizenzbedingungen halten.
Unter folgenden Bedingungen:
Namensnennung — Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade Sie oder Ihre Nutzung besonders.
Nicht kommerziell — Sie dürfen das Material nicht für kommerzielle Zwecke nutzen.
Weitergabe unter gleichen Bedingungen — Wenn Sie das Material remixen, verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten.
Keine weiteren Einschränkungen — Sie dürfen keine zusätzlichen Klauseln oder technische Verfahren einsetzen, die anderen rechtlich irgendetwas untersagen, was die Lizenz erlaubt.
Hinweise zur Namensnennung/Zitierweise:
Texte: Autor_innen des Lernfelds/ Fallbeispiel/ Kurswoche, Erscheinungsjahr, Titel des Lernfelds/ Fallbeispiel/ Kurswoche. Hrsg.: e-genius – Initiative offene Bildung, www.e-genius.at”
Bilder: „Name der Rechteinhaberin/des Rechteinhabers/ Name des Fotografen www.e-genius.at“
