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Geothermie

Als "Geothermie" wird die gespeicherte Wärmeenergie unterhalb der festen Erdoberfläche bezeichnet. Daher spricht man auch von "Erdwärme".

Mit zunehmendem Eindringen in das Innere der Erde steigt auch dieTemperatur. In Mitteleuropa sind es pro 100 Meter Tiefe etwa 3°C zusätzliche Wärme. Man geht davon aus, dass im Erdkern Temperaturen von 5000 bis 6000 °C herrschen. Die Wärme, die in der Erde gespeichert ist, wird in der Regel als unerschöpflich angesehen.

Geothermie ist landschaftsschonend und kohlendioxidarm. Die Energie ist zudem zuverlässig und zu stabilen Preisen verfügbar. Dem Verbraucher steht sie rund um die Uhr zur Verfügung, unabhängig von Wetter und Jahreszeit. 29% des Wärmebedarfs in Deutschland können mit der tiefen Geothermie abgedeckt werden, weitere 28% mit der oberflächennahen. Für die Nutzung in petrothermalen Systemen steht in einer Tiefe von drei bis sieben Kilometern unter der Bundesrepublik genug Energie zur Verfügung, um Deutschland 10.000 Jahre lang komplett mit Strom und Wärme zu versorgen.

2018 gibt es in Deutschland 36 Anlagen für tiefe Geothermie (Bohrtiefe über 400 Meter), davon 23 Heizwerke, 8 Kraftwerke und 5 Heizkraftwerke. Die installierte Wärmeleistung beträgt 315,36 MW, die installierte elektrische Leistung 34,83 MW.

Bei der oberflächennahen Geothermie (Bohrtiefe bis 400 Meter) finden sich rund 370.000 Anlagen (darunter Erdwärmesonden bzw. -kollektoren in Kombination mit Wärmepumpen) mit 4300 MW. Allein Im Jahr 2017 wurden 23.000 neue Anlagen installiert. Die oberflächennahe Geothermie wird in den meisten Fällen unter Einsatz von Wärmepumpen genutzt und ist auch für Privatpersonen möglich. Mit einer solchen Wärmepumpenanlage können Häuser mit Heizwärme, sowie Kalt- und Warmwasser versorgt werden.

Tiefe Geothermie

Bei der Tiefen Geothermie unterscheidet man in hydrothermale und petrothermale System. Die hydrothermalen Systeme nutzen das Thermalwasser aus den im Untergrund liegenden wasserführenden Schichten (sogenannte Aquiferen) zur Energiegewinnung. Petrothermale Systeme bezeichnen die Nutzung von heißem Tiefengestein. Das Tiefengestein ist größtenteils frei von zirkulierendem Thermalwasser. In den petrothermalen Ressorucen des tiefliegenden Kristallingesteins ist der Großteil von Deutschlands geothermischen Ressourcen gespeichert. Diese können aus technischen und wirtschaftlichen Gründen aktuell nur begrenzt genutzt werden.

Die hydrothermalen Reservoire sind dagegen bereits überwiegend erschlossen. Das Norddeutsche Becken, der Oberrheingraben und das Molassebecken sind dabei die drei Regionen Deutschlands, in denen sie sich befinden. Hydrothermale Geothermie wird bislang über Dubletten-Systeme genutzt. Dabei handelt es sich um Anlagen, bestehend aus einer Förder- und Reinjektionsbohrung. Die Förderbohrung sorgt dafür, dass das heiße Thermalwasser aus dem Untergrund transportiert wird. Ist das Wasser an der Oberfläche angekommen, koppelt ein Wärmeübertrager einen Teil der geothermischen Wärme aus. Sie wird nun zur Erzeugung von Strom bzw. zur Wärmeversorgung eingesetzt. Durch die Reinjektionsbohrung wird das abgekühlte Thermalwasser anschließend zurück in den Untergrund reinjiziert.

Oberflächennahe Geothermie

Wie bereits erwähnt nutzt diese Form der Geothermie Bohrungen bis etwa 400 Meter Tiefe und Temperaturen bis 25 °C zur Beheizung / Kühlung von Gebäuden, technischen Anlagen und Infrastruktureinrichtungen. Zunächst wird dabei ein Wärmetauscher eingesetzt, das Wasser zirkuliert im Untergrund in einem geschlossenen Rohrsystem und nimmt dabei die Wärme aus dem oberflächennahen Untergrund auf. An der Oberfläche wird diese Wärme nun an eine Wärmepumpe abgegeben, die für das zum Heizen benötigte Temperaturniveau sorgt.

Ebenso kann der Untergrund als Quelle für Klimakälte Verwendung finden, wodurch die umständliche Kälteerzeugung mittels Klimaanlage entfällt. Erdkollektoren, Erdwärmesonden, Grundwasserbrunnen und erdberührte Betonbauteile sind klassische Vertreter der Oberflächennahen Geothermie.

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