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Geothermie und Erdwärme
Brodelnde Erdhitze für Strom und Wärme
In der Erde brodelt es mächtig. Bis zum Erdmittelpunkt in einer Tiefe von 6.370 Kilometer wird es immer heißer. Rund 5.000 Grad Celsius sollen es sein. Manche Wissenschaftler halten auch wesentlich mehr für möglich, denn bisher konnte noch niemand die tatsächlichen Temperaturen dort messen.
Hauptursache dieser enormen Hitze ist der Zerfall der radioaktiven Elemente Uran und Thorium im Gesteinsmantel der Erdkruste. Diese radioaktiv erzeugte Wärme macht auch etwa 2 Drittel des Wärmeflusses aus, der aus dem Innern an die Oberfläche der Erde strömt und dort pro Quadratmeter etwa 0,06 Watt beträgt. Und bisweilen machen sich die gewaltigen Feuermeere unter unseren Füßen Luft – friedlich durch warme Quellen oft mit Heilwirkung, ungestüm durch gewaltige Vulkanausbrüche.
Was liegt also näher, als diese Erdwärme oder Geothermie genannten, noch viele Jahrmillionen lang unerschöpflichen Energiereserven für die Erzeugung von Strom und Wärme zu nutzen. Dabei unterscheidet man zwischen der oberflächennahen Geothermie, die zum Heizen und Kühlen verwendet wird, und der tiefen Geothermie, mit der auch Strom erzeugt werden kann, wenn die Temperaturen höher als 100 Grad Celsius sind. Das ist in etwa 3 Kilometern Tiefe der Fall.
Es gibt für die Geothermie 5 wichtige und gute Gründe:Sie ist eine einheimische und umweltfreundliche Energiequelle. Sie erzeugt weder Luftschadstoffe noch CO2 und ist somit ein idealer Ersatz für fossile Energieträger, deren Ausbeutung nicht unendlich ist. Geothermie ist ständig verfügbar. Sie hängt weder von klimatischen Verhältnisseen noch von der Jahres- oder Tageszeit ab. Geothermie ist „nachhaltig“: Sie kann in jeder „Größenordnung“ verwendet werden, ohne nachfolgende Generationen zu beeinträchtigen. Deutschland verfügt über einige gute Voraussetzungen zur Geothermienutzung. Sowohl für Ein- und Mehrfamilienhäuser, als auch für größeren Energiebedarf sind praxiserprobte Lösungen vorhanden. An der Erdoberfläche sind geothermische Anlagen kaum sichtbar. Sie beanspruchen wenig Platz am Kopf der Bohrlöcher.
Die Geothermie, oder Erdwärme, ist die im oberen (zugänglichen) Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann, und zählt zu den regenerativen Energien. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt (Wärmepumpenheizung), als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in einer Kraft-Wärme-Kopplung. Geothermie bezeichnet sowohl die ingenieurtechnische Beschäftigung mit der Erdwärme und ihrer Nutzung, als auch die wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation des Erdkörpers.
Oberflächennahe Geothermie
Die Temperaturen der Luft schwanken mit der Jahreszeit sehr stark. Innerhalb der oberen Schichten des Erdbodens werden diese Temperaturen jedoch nicht bzw. nur sehr stark gedämpft nachvollzogen. Aus mathematischer Sicht folgt der Temperaturverlauf einer harmonischen Schwingung. In 5 bis 10 m Tiefe entspricht die im Boden gemessene Temperatur praktisch der Jahresmitteltemperatur des Standortes (ca. 8 bis 10 °C in Deutschland).
Mittels Erdwärmesonden (vertikale oder schräge Bohrungen oder horizontal und oberflächennah ins Erdreich eingebrachte Systeme), aber auch mit erdgebundenen Beton-Bauteilen wird die Wärme an die Oberfläche gefördert. Meist kommen Wärmepumpen zum Einsatz, um Heiz-Anwendungen für Gebäude zu realisieren (Wärmepumpenheizung). Mit Erdwärme kann im Sommer aber auch gekühlt werden.
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