Geothermalenergie

Über die überall vorhandene Erdwärme ist bekannt, daß sie zu 70 % durch den Zerfall radioaktiver Elemente wie Uran, Thorium und Kalium entsteht, durch den Druck und durch die Reibung in den tieferen Schichten. Die überwiegenden Isotope, die für die radiogene Erwärmung verantwortlich sind, sind das Kalium-Isotop K 40, die Uran-Isotope U 235, U 238 und das Thorium-Isotop Th 232.

Von den restlichen 30 % wird vermutet, daß sie noch aus ‚Restwärme’ aus der Entstehungszeit des Planeten bestehen.

Bis zu einer Tiefe von 20 – 30 km steigt die Temperatur alle 1.000 m um etwa 30°C an. In 8.000 m Tiefe beträgt die Temperatur durchschnittlich 240°C. Noch viel tiefer liegt das Magma mit Temperaturen von rund 5.000°C.

Theoretisch ließe sich mittels des heißen Kerns des Erdinnern der gesamte Weltenergiebedarf leicht decken. Der Wärmeinhalt des Planeten wird auf etwa 3,9 x 10 hoch 23 W geschätzt. Im krassen Widerspruch dazu steht, daß die Gesamtjahresleistung aller geothermischen Kraftwerke 1980 nur knapp 2.000 MW betragen haben soll – obwohl sogar das zu jenem Zeitpunkt wirtschaftlich nutzbare Potential auf 60 GW geschätzt wurde.

Dieser Unterschied resultiert daraus, daß die wirtschaftliche Nutzung dieser Wärme, d.h. eine Stromproduktion mittels Wasserdampfdruck, bislang auf nur einige wenige Gebiete beschränkt ist. Besonders bevorzugt sind hierbei – neben den etwa 500 tätigen Vulkane – auch Gegenden mit ehemals vulkanischer Tätigkeit, denn erloschene Vulkane können ihre Wärme über Millionen von Jahre halten. Hier besteht die Möglichkeit, in diese Gesteinsschichten Wasser hineinzupumpen, welches dann – als Dampf wieder austretend – Turbinen antreiben kann.

Für die Beheizung von Wohnflächen reichen dagegen schon Bohrungen in heißwasserführende Schichten relativ geringer Tiefe aus. Hierbei hat sich 100°C – 200°C heißes Wasser schon gut bewährt, sogar über längere Zeiträume hinweg. Insbesondere dieser ‚nasser Geothermalenergie’ wird neuerdings mehr Beachtung gezollt, da die Heizkosten hierbei niedriger sind als bei Öl oder Kohle, außerdem ist die Nutzung wesentlich krisenfester.

Zusätzlich lässt sich dem Erdreich auch schon in Tiefen zwischen 15 und 200 m mit Erdwärmesonden, Grundwasser-Wärmepumpen und Erdwärmekollektoren Wärme entziehen (Wärmepumpeneinsatz). Die Raumluftkonditionierung mit Erdwärmetauschern wird in Deutschland seit Ende der 1980er Jahre in mehreren Pilotprojekten untersucht.

Künstliche Hohlräume im Untergrund können ebenfalls als thermisch nutzbare Grundwassersammler oder -reservoirs dienen. Dabei ist vor allem an Bergwerke (stillgelegt oder noch in Betrieb) oder Tunnel zu denken, bei denen die Hohlräume primär nicht für eine thermische Nutzung geschaffen wurden. Bei Gruben und Tunneln wird der Bereich der oberflächennahen Geothermie teilweise bereits verlassen. Überlegungen existieren z.B. zur thermischen Nutzung eines Kohlebergwerks im östlichen Ruhrgebiet, das deutlich tiefer als 1 km ist.

Bereiche wesentlich höherer Temperaturen gibt es wiederum auch auf dem Meeresgrund – wo im Umkreis heißer vulkanischer Thermalquellen in 2.000 bis 3.000 m Tiefe auch Oasen einer reichen Tierwelt aufgefunden wurden. Die dort stattfindende Chemosynthese – die Umwandlung von Schwefelwasserstoff – wurde schon 1987 als eine mögliche zukünftige Energiequelle für die Herstellung biotechnischer Produkte erkannt.