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Energie durch Geothermie – Energiegewinnung durch Tiefsonden Technologie
Die Erde bietet mit ihrem fließenden Wärmestrom ein unerschöpfliches Energiepotenzial. Dieses kann sowohl für die Stromerzeugung als auch für die Bereitstellung der Wärme genutzt werden. Der Einsatz von Erdwärmesonden hat sich hier besonders bewährt. Um einen wirtschaftlichen Nutzen zu erzeugen, werden Bohrlöcher mit einer Tiefe von ca. 2500 m bis 3000 m gebohrt. Über eine Erdwärmesonde wird kaltes Wasser in die Tiefe geschickt und von den hohen vorherrschenden Temperaturen im Erdinneren erwärmt. Das erhitzte Wasser wird über die Sonde wieder nach oben transportiert und die gewonnene Wärme an das Heizungssystem des Gebäudes abgegeben. Das abgekühlte Wasser wird anschließend zurück geleitet in die Tiefe, um erneut erhitzt zu werden.

Investition und Wirtschaftlichkeit

Das Investitionsvolumen ist stark von den Standortbedingungen abhängig und von der Bohranlage, die zum Einsatz kommt. Konkrete Preisangaben sind pauschal nicht möglich. Als Richtwert kann man für eine Erdwärmesonde in einer geplanten Tiefe von ca. 2500 m einen Kapitalansatz von ca. 2,5 Mio. bis 3,2 Mio. Euro einplanen. Mit zunehmender Tiefe erhöhen sich die Kosten. Setzt man die Erdwärmesonde bei ca. 3500 m sind Investitionen um die 5 Mio. Euro anzusetzen. Die Energieeffizienz ergibt sich aus verschiedenen Aspekten wie z.B. dem regionalen Wärmefluss, der technischen Ausführung der Sonde, dem Bohrquerschnitt, dem Einsatz von Wärmespeichern im Objekt und natürlich aus der Endtiefe der Sonde um hier nur einige zu nennen. Die durchschnittliche Entzugsleistung ist abhängig von den Einflussfaktoren und liegt als Richtwert zwischen etwa 140 W/ m und 250 W/ m Bohrtiefe.

Vorteile einer Tiefen Erdwärmesonde
Der größte Vorteil der Sonde ist, dass die Suche nach einer Heißwasserquelle nicht nötig ist. Dadurch verringert sich das Investitionsvolumen enorm. Der Einsatz der Sonden ist ökologisch, da es sich um ein geschlossenes System handelt. Die Sonden arbeiten zuverlässig, haben eine hohe Lebensdauer und geringe Wartungskosten. Sie sind einfach zu bedienen und bringen keine Gefahren mit sich. Sie können nahezu überall eingesetzt werden und stehen als zuverlässige Wärmequelle über das gesamte Jahr zur Verfügung.

Energiegewinnung aus hydrothermaler Geothermie
Geothermie zur Erzeugung von Strom und Wärme sind für Städte und Kommunen erst ab gewissen Energiemengen rentabel. Um mit Geothermie Strom zu erzeugen, sind Heißdampffelder am effektivsten. In den tieferen Schichten der Erde befinden sich so genannte hydrothermale Heiß- und Trockendampfvorkommen sowie Thermalwasserquellen. Mittels Bohrtechnik werden diese Energiequellen angezapft und das Wasser- Dampfgemisch bzw. der trockene Dampf zur Energieerzeugung genutzt. In Deutschland sind vorrangig Thermalwasserfelder anzutreffen. In 4000 m bis 5000 m Tiefe sind wasserführende Schichten mit einer Temperatur von über 100°C anzutreffen. Erst ab diesen hohen Temperaturen lässt sich Strom aus Erdwärme gewinnen, der auch einen wirtschaftlichen Nutzen bringt.

Funktionsweise der Energiegewinnung
Die Thermalwasserfelder in Deutschland haben meist einen hohen Mineralstoffgehalt. Um die Energiequellen trotzdem zu nutzen werden Anlagen mit getrennten Wasserkreisläufen eingesetzt. Das Thermalwasser wird über eine Bohrung an die Oberfläche gebracht, wo es in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Die Wärme wird über so genannte Wärmetauscher an den vorhandenen Wärmeträger abgegeben. Dieser treibt über einen weiteren Kreislauf Turbinen zur Stromerzeugung an. Über eine zweite Bohrung wird das abgekühlte Thermalwasser wieder der Quelle zugeführt, der es entnommen wurde. Ist die Temperatur des Thermalwassers nicht hoch genug, kommt in der Regel das Kalina- Prinzip zum Einsatz. Hier wird ein Kreislauf mit einem Wasser- Ammoniak- Gemisch eingefügt, der die Dampfturbinen antreibt. Der Wärmenutzungsgrad kann mit dieser Technologie deutlich gesteigert werden.

Investitionskosten
Um Energie aus hydrothermaler Geothermie zu nutzen muss mit einem hohen Investitionsvolumen gerechnet werden. Als Richtwert kann man von ca. 2.800 Euro bis ca. 5.000 Euro pro kW ausgehen. Das Risiko der Bohrungen bestimmt den Preis maßgeblich. Haben die wasserführenden Schichten nicht die gewünschte Temperatur oder treten andere unvorhergesehene Probleme auf, kann das die Kosten in die Höhe treiben. Für die Nutzung dieser Technologie sind mehrere Expertenteams notwendig, die organisatorisch aufeinander abgestimmt werden müssen.

Fördermittel
Für die Tiefen Geothermie wurde ein Marktanreizprogramm des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit geschaffen. Diese Fördermaßnahmen gelten für die Wärme- und Stromerzeugung gleichermaßen. Sie sollen dazu beitragen das Bohrrisiko zu senken und die Energiegewinnung durch Geothermie voranzutreiben.
Die Förderung von Strom aus regenerativen Energien wird durch das Erneuerbare- Energien- Gesetz geregelt. Neben der Mindestvergütung der eingespeisten Energiemenge sind Bonuszahlungen für Anlagen, die bis 2015 in Betrieb gehen sowie für die Auskopplung eines bestimmten Mindestprozentsatzes an Fernwärme vorgesehen.