Tiefe Geothermie in Deutschland
Was ist Geothermie?
- Erde
Der Begriff „Geothermie“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet Erdwärme. Diese Geothermie oder Erdwärme geht auf verschiedene Ursachen zurück. Sie wird zum einen ständig gespeist durch die Energie, die beim natürlichen Zerfall radioaktiver Isotope in der Erde frei wird. Zum anderen ist in der Erde noch immer Energie gespeichert, die bei der Erdentstehung freigesetzt wurde bzw. schon vor der Erdentstehung vorhanden war. Da die in der Erde gespeicherte Energie nur sehr langsam an der Erdoberfläche freigesetzt wird, wird diese Energiequelle noch sehr lange zur Verfügung stehen. Allerdings ist die Erde im Innern heißer als an der Oberfläche bzw. der äußeren Kruste, so dass die Nutzung der Energie in der Regel mit einem technischen Aufwand verbunden ist.
- Titelseite
Die Temperaturzunahme von der Erdoberfläche zum Erdkern – der sog. geothermische Temperaturgradient – verläuft nicht an allen Orten der Erde gleich. So treten z. B. auf Island heiße Quellen an der Erdoberfläche zu Tage, während andernorts sehr tief gebohrt werden muss, um auf ein vergleichbares Temperaturniveau zu stoßen. Die Unterschiede liegen in den jeweiligen geologischen Bedingungen begründet: So kann die Wärme z. B. an den Grenzen der Kontinentalplatten leichter an die Oberfläche kommen, so dass an diesen Stellen schon in relativ geringen Tiefen relativ hohe Temperaturen herrschen können.
- Erdkern
Geologische Grundlagen
Wie ist der Erdkörper aufgebaut?
Der grundsätzliche Aufbau des Erdkörpers kann anhand eines Schalenmodells verdeutlicht werden. Die Einteilung erfolgt in drei Hauptschichten. Im Kern, dessen Durchmesser fast 7000 km beträgt, herrschen nach heutigen Erkenntnissen Temperaturen von über 5000 °C. Er wird umhüllt vom Erdmantel, zu welchem die sog. Asthenosphäre gehört (griechisch asthenos für weich). Dies ist eine sich plastisch verhaltende Magmaschicht. Die Strömungen dieses über 1000 °C heißen Magmas versetzen die darüber liegenden, zwischen 70 und 125 km mächtigen Platten der Lithosphäre (griechisch lithos für Stein) in Bewegung. Die Plattengrenzen gelten als die tektonisch und magmatisch/thermisch aktivsten Gebiete der Erde. Das wird unter Anderem an Ereignissen wie Erdbeben und Vulkanausbrüchen deutlich. Die Lithosphäre setzt sich zusammen aus dem festen, starren Teil des Erdmantels und der Erdkruste, welche mit ca. 40 km Mächtigkeit die äußerste Schicht bildet.
Welche Energiemenge ist in der Erde gespeichert?
Der gesamte Wärmeinhalt der Erde wird basierend auf vereinfachenden Annahmen auf rund 12 bis 24 x 1030 Joule abgeschätzt. Für die äußere Erdkruste bis zu Tiefen von 10 km wird von einem Wert um ca. 1026 Joule ausgegangen; allein dies entspricht in etwa dem 210000-fachen des weltweiten Verbrauchs an Primärenergie im Jahre 2004 /IEA 2006/.
Groß Schönebeck
Groß Schönebeck, 50 km nordöstlich von Berlin gelegen, ist der Standort des In situ-Geothermie-Labors des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ). In dem Technologieentwicklungsprojekt werden Verfahren zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Energiegewinnung aus Heißwasserlagerstätten entwickelt und getestet. Der Standort bietet typische geologische Bedingungen für weite Teile Europas, so dass gewonnene Erkenntnisse auch auf diese Regionen übertragen werden können.
Am Standort Groß Schönbeck wurde im Jahr 2000 eine 1990 abgeteufte Erdgasexplorationsbohrung wieder geöffnet, um Experimente unter natürlichen Bedingungen durchzuführen. 2006 wurde die Bohrung mit einer zweiten 4,4 km tiefen Bohrung zu einem Dublettensystem ausgebaut. Zur Stimulation des wasserführenden Tiefengesteins wurde das hydraulische Wasserfrac-Verfahren auf geothermische Anwendungen angepasst, weiterentwickelt und 2003 in der Altbohrung, 2007 in der neuen Bohrung erfolgreich zur Produktivitätserhöhung eingesetzt. Ein Langzeitzirkulationsexperiment zwischen den Bohrungen soll nun die Nachhaltigkeit der Lagerstätte nachweisen. Im Erfolgsfall ist ab 2008 die Errichtung einer ORC-Kraftwerksanlage geplant. Vorgesehen ist, die Anlage neben Demonstrationszwecken vorrangig für verfahrenstechnische und energiewirtschaftliche Untersuchungen zur Optimierung des Betriebsprozesses zu nutzen.
1. Auflage: 15.000
Umfang: 40 Seiten
Kunde: BMU
Fachliche Bearbeitung: Institut für Energetik und Umwelt gGmbH