Geothermie – nutzbare Energie der Erde
Ziel der Geothermie ist die Nutzung der in der Erdkruste vorhandenen thermischen, regenerativen Energie zum Heizen und Kühlen oder zur Erzeugung von elektrischem Strom. Es wird dabei in oberflächennahe Geothermie (bis 400 m Teufe) und tiefe Geothermie (ab 400 m Teufe) unterschieden.
Oberflächennahe Geothermie
Die oberflächennahe Geothermie nutzt den Untergrund bis in eine Tiefe von ca. 400 m, indem Wärme zum Heizen entnommen oder zum Kühlen eingetragen wird. Die Anwendungsbereiche sind vielseitig und reichen von der Klimatisierung von Wohngebäuden, Bürokomplexen, Industrieanlagen bis hin zur Beheizung von Infrastruktureinrichtungen wie Brücken und Straßen. Die Untergrundtemperatur variiert zwischen 9 und 12 °C und wird zum Beheizen eines Gebäudes mit einer Wärmepumpe auf die entsprechende Vorlauftemperatur des Heizsystems angehoben.
Bei Erdwärmeanlagen unterscheidet man offene und geschlossene Systeme. In geschlossenen Systemen wie Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren zirkuliert ein Wärmeträgermedium in einem abgeschlossenen Kreislauf. Es nimmt die Energie aus dem Untergrund auf und leitet sie an den Wärmepumpenkreislauf im Gebäude weiter. Bei offenen Systemen gelangt das Grundwasser über einen Entnahmebrunnen direkt zum Wärmepumpenkreislauf im Gebäude und wird nach Abkühlung (beim Beheizen des Gebäudes) wieder in einen Schluckbrunnen eingeleitet. Um ein Gleichgewicht zwischen Wärmeentzug (beim Heizen) und Wärmenachtransport zu erreichen, muss eine fachgerechte Dimensionierung der Anlage gewährleistet sein.
Für die Planung und Dimensionierung einer Erdwärmeanlage sind neben Kennzahlen der Heizungsanlage vor allem die geologischen und hydrogeologischen Untergrundbedingungen am Standort relevant. Je nach Wärmeleitfähigkeit, Untergrundtemperatur, Schichtaufbau und Grundwasserbedingungen wird die Tiefe der Bohrungen bzw. Länge der Erdwärmesonden ermittelt. Bei offenen Systemen ist zudem die Charakteristik des Grundwasserleiters und die Grundwasserchemie am geplanten Standort der Erdwärmeanlage zu berücksichtigen.
Eine erste Auskunft zur Nutzung von Erdwärme an Ihrem Standort erhalten Sie über das Anzeige- und Auskunftssystem (Erläuterung zur Standorabfrage) des Landes Sachsen-Anhalt. Sie können Ihren gewünschten Standort in der Karte anklicken. Danach erhalten Sie eine erste Auskunft, ob die Nutzung von Erdwärme aus geologischer Sicht grundsätzlich möglich ist oder es Einschränkungen hinsichtlich der Untergrundbeschaffenheit gibt, die zu beachten sind.
Weitere praktische Hinweise zu den Themen Genehmigung, Standortabfrage, Bohrunternehmen oder ähnliches haben wir in unseren FAQs für Sie zusammengefasst. Ausführliche Informationen rund um das Thema Erdwärme entnehmen Sie bitte unserer Informationsbroschüre Erdwärme.
Tiefe Geothermie
Die tiefe Geothermie dient der Energiegewinnung aus Tiefen von mehr als 400 m. Aufgrund der Zunahme der Temperatur mit der Tiefe, dem sogenannten Geothermischen Gradienten (in der Regel ca. 30 K/km), können die vergleichsweise hohen Temperaturen der Erdkruste für die Wärme- oder auch Stromgewinnung genutzt werden.
Für die Nutzung tiefer Geothermie kommen in Abhängigkeit des am jeweiligen Standort vorhandenen Potentials sowie der für den Betrieb einer tiefengeothermischen Anlage notwendigen Temperatur unterschiedliche Verfahren zum Einsatz.
- Tiefe Erdwärmesonden nutzen die hohen Temperaturen der Erdkruste mittels einer Bohrung, in der ein Fluid (z. B. Wasser) zirkuliert und so kontinuierlich erhitzt wird. Es handelt sich um ein „geschlossenes“ System, in dem das Fluid nicht mit dem Umgebungsgestein in Berührung kommt.
- Hydrothermale Systeme nutzen im Untergrund vorhandene Aquifere (poröse und permeable Gesteine) mit entsprechenden Temperaturen. Mittels zweier tiefer Bohrungen (Förder- und Reinjektionsbohrung) wird warmes Thermalwasser gefördert und nach der Abkühlung wieder in den gleichen Aquifer reinjiziert. In diesen „offenen“ Systemen wird natürliches Thermalwasser als Trägerfluid für die Energie genutzt.
- Petrothermale System kommen zum Einsatz, wenn die notwendigen Temperaturen in wenig permeablen Gesteinen angetroffen werden. Durch ein künstlich eingebrachtes Trägerfluid (z. B. Wasser) wird unter hohem Druck ein Risssystem erzeugt, in dem dann das Fluid zwischen einer Förder- und einer Injektionsbohrung zirkulieren kann.
Neben technischen Fragestellungen stehen bei der Geothermie vor allem die Fragen nach der Temperaturverteilung im Untergrund sowie die entsprechende Ausbildung und Lagerung der Gesteine im Vordergrund. Hierfür ist das LAGB die datenhaltende Stelle für Informationen zum Untergrund und dessen Potentials für die Nutzung tiefer Geothermie.
