Tiefengeothermie –
Der schlafende Riese der Energieversorgung
Der Rohstoffreichtum unseres Landes ist enorm. Einen der nahezu unerschlossenen und regenerativen Energierohstoffe stellt die Tiefengeothermie dar. Hierbei wird über Tiefbohrungen gewonnene Energie einem Wärmetauscher zugeführt, an den sich zumeist ein Heizkraftwerksprozess anschließt. Die Energie aus Tiefengeothermie dient zur Versorgung von Stadtteilen, Industriebetrieben oder größeren Einheiten mit Strom, Wärme und Kälte. In letzter Zeit wurde im Rahmen der Energiewende häufiger über Power to Heat diskutiert. Das Potential der Speicherung von Wärme, die aus Überschussstrom der fluktuierenden Systeme Photovoltaik und Wind gewonnen wird, ist bundesweit immens.
Im Durchschnitt erwärmt sich der Untergrund um 3°C pro 100m. Man muss man ca. 3km tief bohren um Temperaturen von 90°C zu erreichen. Das ist die Temperatur, ab der Strom in einem Kraftwerksprozess gewonnen werden kann.
Wärme kann wie im Kapitel Oberflächengeothermie auch schon beschrieben in geringen Tiefen erschlossen werden. Diese muss dann ggf. mit einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau zur Warmwasserbereitung und Heizung gebracht werden.
Die Energiespeicherung ist sowohl in geringen Tiefen, als auch in großen Tiefen möglich. Interessant ist die tiefengeothermische Energiespeicherung deshalb, weil man den Untergrund um beispielsweise 18°C gegen- über der normalen Umgebungstemperatur überhitzen kann und bei einem Temperaturgradienten von 3 Kelvin pro 100m folglich 600m weniger bohren muss, um eine vergleichbare Menge Energie bereitstellen zu können. Das verbessert die Rentabilität von Projekten deutlich, da die Bohrkosten den größten Kostenblock eines Tiefengeothermieprojektes darstellen.
Verfahren zur Erschließung der Geothermie
In der Tiefengeothermie wird zwischen dem Hydrothermalen Verfahren und der Petrothermalen Geothermie unterschieden.
Im Hydrothermalen Verfahren werden Thermalwässer erschlossen, die frei im Untergrund mit derartigen Geschwindigkeiten zirkulieren, sodass die Energie i.d.R. rentabel gefördert werden kann. Die hydrothermalen Systeme werden meist mit Hilfe einer Dublette, also einer Injektions- und einer Förderbohrung erschlossen. Der Abstand der Bohrungen richtet sich nach dem Energieentzug über die vorhergesehene Betriebsdauer.
Bei den Petrothermalen Systemen, früher auch Hot-Dry-Rock – Systeme genannt, wird in überwiegendem Maße die im Gestein gespeicherte Energie erschlossen. Dabei wird die Energie des Gesteins an zirkulierende Wässer übertragen. Zumeist sind die Durchlässigkeiten, Vernetzung der Durchlässigkeiten und Fließgeschwindigkeiten bei den Petrothermalen Systemen nicht ausreichend, um einen rentablen Kraftwerksbetrieb zu ermöglichen. Das wird erreicht. indem man hydraulisch stimuliert, d.h. es wird Wasser unter hohem Druck in den tiefen Untergrund verpresst.
Der Übergang von Hydrothermal zu Petrothermal ist fließend. So werden die Systeme auch als Enhanced Geothermal System, EGS bezeichnet.
Das größte Potential bietet das Petrothermale Verfahren. Ein großer Vorteil besteht darin, dass die Bohrtiefen in der Regel dem Energiebedarf angepasst werden kann. Die Wahrscheinlichkeit, ein hydrothermales System erschließen zu können, ist bezogen auf die Fläche Deutschlands mit bis zu 1% deutlich geringer als Geothermie über Störungszonen (4%) oder die Petrothermalen Systeme (95%) zu gewinnen.
Tiefe Erdwärmesonden spielen in der Tiefengeothermie eine sehr untergeordnete Rolle, da sie selten rentabel erreichtet werden können.