Der Geothermische Gradient ΔT ist das Maß für eine (infinitesimale) Temperaturänderung in Anhängigkeit vom Ort, meist beschreibt er den Temperaturanstieg mit zunehmender Tiefe. Der mittlere geothermische Gradient liegt in Deutschland bei 3°/100m. Wissenschaftlich ist die (zahlenmäßig gleiche) Angabe in mK/m richtiger (SI-konform).
Lokal können die Gradienten von diesem Mittelwert stark abweichen, im Oberrheingraben können es auch 5 mK/m oder sogar 10 mK/m sein. In ausländischen Vulkangebieten ist nach oben kaum eine Grenze gesetzt.
Der geothermische Gradient ΔT beschreibt den Temperaturanstieg mit zunehmender Teufe und steht in direktem Zusammenhang mit dem terrestrischen Wärmestrom. Der mittlere geothermische Gradient in der kontinentalen Erdkruste in Deutschland entspricht einer Zunahme der Temperatur von ca. 2,8 K bis 3,0 K pro 100 m Tiefe (bei einem mittleren terrestrischen Wärmestrom von ca. 0,065 W/m²). Dieser Mittelwert kann als Orientierungswert für eine erste Abschätzung des geothermischen Potenzials eines Standortes genutzt werden. Regionen mit einem geothermischen Gradienten (größer als 3 K / 100 m) zeigen ein erhöhtes geothermisches Potenzial.
Der geothermische Gradient ergibt sich aus dem terrestrischen Wärmestrom, wobei die Wärmeleitfähigkeit diesen Zusammenhang quantifiziert. Neben Konduktion kann dabei aber auch Konvektion eine entscheidende Rolle spielen.
Wissenschaftlich gesehen ist der Temperaturgradient ein Vektor mit entsprechenden Komponenten. Neben dem vertikalen Wärmestrom sind auch horizontale Wärmeströme vielfach wichtig. Insbesondere gilt das im Nahbereich von Wärme-Entnahme- und Einspeisestellen. Beides ist nur möglich, wenn entsprechende Temperaturgradienten vorhanden sind bzw. geschaffen wurden.
In Hochenthalpie Lagerstätten ist der Gradient oft über große Tiefenbereiche 0 mk/m (isotherme Bedingungen) und der Wärmetransport weitgehend latent (Walzen aus Verdampung in der Tiefe und Kondensation oberflächennah).
In der Oberflächennahen Geothermie werden die Gradienten durch viele andere Faktoren beeinflußt, beispielsweise durch die Jahreszeit. Sie werden zeitweise in den oberen Metern (im Sommer) auch negativ sein, so daß die Temperatur mit zunehmender Tiefe abnimmt und Wärme von der Erdoberfläche in die Tiefe fließt (Regeneration).
Der
kommt im Fall eines negativen Gradienten (meist im Sommer):
Kölbel, T., Schlagermann, P., Münch, W., Rettenmaier, D., Zorn, R.: Das Geothermiekraftwerk Bruchsal: Erste Messergebnisse. In: bbr Nummer Sonderheft (2010), S. 2-7
Balobaev, V. T., Kutasov, I. M., and Eppelbaum, L. V.: The maximum effect of deep lakes on temperature profiles – determination of the geothermal gradient. In: Earth Sciences Research Journal Nummer 13 (2009), S. 54-63
Chigira, M. and Watanabe, M: Silica precipitation behavior in a flow field with negative temperature gradients,. In: J. Geophys. Res. Nummer 99 (1994), S. 15539–15548
Chigira, M. and Watanabe, M: Silica precipitation behavior in a flow field with negative temperature gradients,. In: J. Geophys. Res. Nummer 99 (1994), S. 15539–15548
Chigira, M. and Watanabe, M: Silica precipitation behavior in a flow field with negative temperature gradients,. In: J. Geophys. Res. Nummer 99 (1994), S. 15539–15548
GICON: Geothermische Potenzialanalyse Projektstandort Darmstadt: Landesamt, 2024
Weitere Literatur siehe:
zuletzt bearbeitet Januar 2025, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de
