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Geothermische Energie

Installierte geothermische Leistung zur Stromerzeugung nach Ländern. Quelle: ThinkGeoenergy.

Regionale Nutzungsoptionen der Geothermie am Beispilel Colorado, USA. Quelle: ECMC

Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde (VDI-Richtlinie 4640). Synonyme sind Erdwärme oder auch einfach: Geothermie.

Erdwärme steht generell überall und jederzeit zur Verfügung. Bei sachgerechter Bewirtschaftung ist sie praktisch unerschöpflich. Zu einem geringeren Teil (~ 30 Prozent) entstammt die Erdwärme der Gravitationswärme aus der Entstehung der Erde vor ca. 4,5 Milliarden Jahren (Akkretion). Der größere Teil (~ 70 Prozent) ist auf den radioaktiven Zerfall von Uran-, Thorium- und Kaliumisotopen in der Erdkruste zurückzuführen. Die Temperatur steigt mit der Tiefe im Mittel um 3 K pro 100 m an. Diese Temperaturzunahme pro Teufenabschnitt wird als Temperaturgradient bzw. geothermischer Gradient bezeichnet und in mK/m gemessen, was umgangssprachlich der Angabe in °C pro km entspricht. Dieser Gradient wird durch den Wärmestrom aus der Tiefe an die Erdoberfläche verursacht. Die Wärmestromdichte beträgt in Deutschland durchschnittlich etwa 65 mW/m².

Die Temperaturverteilung im Untergrund ist nicht einheitlich. In Deutschland gibt es Gebiete, in denen der Temperaturgradient gegenüber dem Durchschnittswert wesentlich erhöht ist. In manchen Bereichen des Oberrheingrabens, im Gebiet von Bad Urach am Fuß der Schwäbischen Alb, bei Landshut in Bayern oder in einzelnen Bereichen im Norddeutschen Becken nimmt die Temperatur um 5 K, teilweise sogar über 10 K pro 100 m, zu. In diesen Bereichen liegen so genannte positive Temperaturanomalien vor. Für die Nutzung der geothermischen Energie hat dies den Vorteil, dass die gewünschte Temperatur bereits in geringerer Tiefe erreicht wird und dadurch niedrigere Bohrkosten sowie geringere Investitionskosten anfallen.

Geothermische Systeme lassen sich unter verschiedenen Gesichtspunkten klassifizieren. Wenn man gleichzeitig die Tiefe der Wärmegewinnung und die Nutzungsart der geothermischen Energie berücksichtigen will, bietet sich die Unterteilung in oberflächennahe Geothermie und tiefe Geothermie an. Diese Unterscheidung ist auch deshalb sinnvoll, weil neben verschiedenen Techniken zur Energiegewinnung unterschiedliche geowissenschaftliche Parameter zur Beschreibung der Nutzungsarten erforderlich sind.

Installierte Kapazitäten zur Stromerzeugung 2021

USA - 3.722 MW - 2021 kamen weitere 24,8 MW hinzu (und wir haben unsere Zahlen gemäß den folgenden Anmerkungen aktualisiert)
Indonesien - 2.276 MW - 143 MW kamen 2021 mit dem Start des 45 MW Sorik Marapi Blocks 2 und der 98 MW Rantau Dedap Kraftwerke hinzu.
Philippinen - 1.918 MW - keine Veränderung gemeldet
Türkei - 1.710 MW - 22 MW kamen 2021 hinzu
Neuseeland - 1.037 MW - die 32 MW des Ngawha-Ausbauprojekts kamen Anfang 2021 hinzu
Mexiko - 962,7 MW - keine Veränderung
Italien - 944 MW - keine Veränderung Kenia – 861 MW – keine Änderung, während der 83,3 MW Olkaria I Block 6 in den letzten Tests war, noch keine offizielle Aufnahme des kommerziellen Betriebs gemeldet
Island - 754 MW - ein kleiner 300-kW-Block wurde hinzugefügt und mit dem Bau einer 30-MW-Erweiterung im Werk Reykjanes begonnen
Japan - 603 MW - Entwicklung im kleinen Maßstab fortgesetzt, jedoch keine Zugänge gemeldet
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Deutschland - 47 MW

von China liegen keine nachprüfbaren Angaben vor, gechätzt werden 18 - 380 MW.

Literatur

C. Clauser: Geothermal Energy. In: K. Heinloth (Hrsg.): Landolt-Börnstein, Physikalischchemische Tabellen. Group VIII: Advanced Materials and Technologies. Bd 3. Energy Technologies, Subvol. C. Renewable Energies. Springer, Heidelberg/Berlin 2006, 480-595, ISBN 3-540-42962-X.

Burkhard Sanner: Erdwärme zum Heizen und Kühlen. Potentiale, Möglichkeiten und Techniken der Oberflächennahe Geothermie. Kleines Handbuch der Geothermie. Bd 1. Red. B. Sanner, W., Bußmann. Geothermische Vereinigung, Geeste 2001 (3. überarb. Aufl.), ISBN 3-932570-21-9.

Ingrid Stober, Kurt Bucher: Geothermie , Springer 2012, ISBN 978-3-642-24331-8

Die Literatur ist sehr umfangreiche, siehe unter Literaturdatenbank und/ oder Konferenzdatenbank.