Geothermie:
Tiefengeothermie
Die tiefe Geothermie umfasst Systeme, bei denen die geothermische Energie über Tiefbohrungen erschlossen wird und deren Energie direkt (d.h. ohne Niveau-Anhebung) genutzt werden kann. Die tiefe Geothermie beginnt bei einer Tiefe von mehr als 1.000 m und einer Temperatur über 60°C. Zur tiefen Geothermie gehören folgende Systeme, die durch den Wärmeinhalt (die Enthalpie) definiert werden. Er ist ein Maß für die Energie eines thermodynamischen Systems.
Hydrothermale Systeme mit niedriger Enthalpie
Überwiegende Nutzung des im Untergrund vorhandenen Wassers in Aquiferen (Grundwasserleiter) oder in geologischen Störungszonen. Sie erfolgt meist über Wärmetauscher zur Speisung von Nah- und Fernwärmenetzen, zur landwirtschaftlichen bzw. industriellen Nutzung; ab ca. 100°C ist eine Verstromung möglich.
Die direkte Nutzung für balneologische Zwecke ist seit Jahrzehnten bekannt.
Hydrothermale Systeme mit hoher Enthalpie
Nutzung von Dampf- oder Zweiphasensystemen zur Stromerzeugung; in Deutschland nicht vorhanden
Meist wird das Thermalwasser mit zwei oder mehr Bohrungen genutzt. Eine so genannte Dublette besteht aus einer Förder- und einer Injektionsbohrung. Ergänzt um eine weitere Bohrung zur Förderung oder Reinjektion spricht man von einer Triplette. Abgelenkte Bohrpfade ermöglichen das Niederbringen verschiedener Bohrungen innerhalb eines kleinen Kraftwerkgeländes unter Vermeidung des geothermischen Kurzschlusses.
- Petrothermale Systeme - Enhanced Geothermal Systems (EGS) oder Hot Dry Rock Systems (HDR)
Es handelt sich hierbei um einer Energiegewinnung aus dem Gestein selbst; sie ist als weitgehend unabhängig von wasserführenden Strukturen. Das heiße Gestein (häufig das kristalline Grundgebirge, aber auch Sandsteine mit geringer Porosität) wird als Wärmetauscher genutzt. Diese Systeme werden primär zur Stromerzeugung eingesetzt.
Tiefe Erdwärmesonden (TEWS)
Tiefe Erdwärmesonden bieten die Möglichkeit vorhandene und nicht mehr genutzte Erdöl- und Erdgasbohrungen nutzbar zu machen, was die Gestehungskosten reduziert.
Der Vorteil tiefer Erdwärmesonden gegenüber offenen Systemen liegt darin, dass aufgrund des geschlossenen Kreislaufs kein Kontakt zum Grundwasser besteht und somit kein Stoffaustausch mit dem Untergrund stattfinden kann. Geochemische Prozesse wie die Lösung und Mineralisation im Umgebungsgestein werden gänzlich vermieden. Weiterhin sind tiefe Erdwärmesonden an jedem Standort möglich, da sie nicht auf natürliche Thermalwasservorkommen angewiesen und nicht an besondere geologische Strukturen gebunden sind. Es besteht also kein Fündigkeitsrisiko wie bei anderen Systemen der Tiefen Geothermie.
Ein weiterer Bereich ist die Nutzung geothermischer Energie aus Bergwerken, Kavernen, Tunneln sowie die Speicherung von Energie in hydro- oder petrothermalen Systemen. Insbesondere die Einspeicherung von Überschusswärme z.B. aus Blockheizkraftwerken (BHKW) oder Gas- und Dampfturbinenkraftwerken (GuD) in tiefe Aquifere (Aquifer Thermal Energy Storage, ATES) im Sommer und Förderung zu Bedarfszeiten (im Winter) wird ein großes Potenzial zugesprochen.
Die Nutzung der Tiefengeothermie wird zum überwiegenden Teil durch größere Unternehmen oder Gemeinden entwickelt, da allein die Bohrkosten mehrere Millionen EURO betragen. Darüber hinaus sind im Vorfeld der Bohrung umfangreiche Voruntersuchungen zu leisten, mit denen das Fündigkeitsrisiko minimiert werden soll. Außerdem ist nach erfolgreicher Bohrung der Anschluss an geeignete Wärmenetze bzw. Bau eines Kraftwerkes sicherzustellen.
Aktuell wird nur ein Bruchteil des Potenzials der Geothermie beim Einsatz erneuerbarer Energien ausgeschöpft. Neben den noch erheblich ausbaufähigen Anwendungen in der oberflächennahen Geothermie wird die Energie aus mitteltiefen und tiefen Erschließungen der Geothermie bislang in nur wenigen Referenzprojekten in Deutschland genutzt. Dies hängt unter anderem mit der Akzeptanz der Technologien sowie der notwendigen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von geothermischen Anlagen zusammen.