Geothermie wird in verschiedenen Tiefenstufen genutzt:

-       Bodengeothermie,

-       Oberflächennahe Geothermie und

-       Tiefe Geothermie.

Unsere Erde birgt in ihrem Inneren neben vielerlei Bodenschätzen vor allem Wärme. Wir kennen aus täglicher Erfahrung das frostfreie Verlegen von Leitungen in ein bis zwei Metern Tiefe, das Schwitzen von Bergleuten bei 40°C in 1000 m Tiefe, das Wellness-Angebot 70°C heißer Thermalsole aus 2000 m tiefen Bohrungen und schließlich fasziniert uns die 1400° heiße Lava, die aus mehreren 10 km tiefen Magmakammern die Vulkane "belebt". Der Erdkern, so schätzen Geowissenschaftler, ist sogar ca. 5000° heiß. Diese Wärmemenge resultiert zum einen noch aus der Erdentstehung (gravitative Kompression) vor Milliarden Jahren, zum anderen heizen radioaktive Zerfallsprozesse im Erdmantel immer weiter nach. So steigt ein ständiger Wärmestrom aus der Tiefe zur Erdoberfläche auf, der an besonderen Stellen durch Magmenbewegungen sogar deutlich spürbar und sichtbar die Oberfläche erreicht (z. B. Island, Hawaii, Neuseeland ...).

Erste Messungen der Erdwärme brachte vor 200 Jahren Alexander von Humboldt von seiner Forschungsreise durch Südamerika mit, wo er mittels eines Reisethermometers bei der Messung von Temperaturen in Höhlen deren Ansteigen mit zunehmender Tiefe feststellte.
Präzise Temperaturmessungen an der seinerzeit mit 1.200 m tiefsten Bohrung der Welt im brandenburgischen Salzstock Sperenberg führten 1867 - 1871 zur Bestimmung der Geothermischen Tiefenstufe von 32,5 m / K (oder 3,1 K / 100m).

Direkte Messungen und Berechnungen ermittelten später je nach geologischen Bedingungen eine Wärmestromdichte zwischen 0,025W/m² und 0,125W/m² (im Mittel um 0,06 W / m²).

Einige Fakten:

Nimmt man so z.B. die Fläche Brandenburgs von ca. 30 000 km² und eine durchschnittliche Stromdichte von 0,065 W / m², ergibt die Oberfläche des Landes eine "Heizplatte" mit fast 2000 Megawatt Leistung. Findige Köpfe kamen daher recht schnell darauf, diese Wärmequelle anzuzapfen.
In der Literatur wurde schon von Bernhard Cotta die Nutzung der Erdwärme vorgeschlagen:  

„Diese hohe Temperatur, welche schon jetzt von unermeßlicher Wichtigkeit für den Menschen und die Zustände seiner Existenz ist, könnte möglicher Weise in später Zukunft noch eine neue wichtige Rolle unter den Hülfsmitteln des menschlichen Lebens spielen. Sollten einst auf der mehr und mehr bevölkerten Erde die Wälder überall stark gelichtet und die Kohlenlager erschöpft sein, so ist es wohl denkbar, daß man die Innenwärme der Erde sich dienstbar macht, daß man sie durch besondere Vorrichtungen in Schächten oder Bohrlöchern zur Oberfläche leitet und zur Erwärmung der Wohnungen oder selbst zur Heizung von Maschinen verwendet. Man wird freilich nicht früher allgemein und mit Vortheil zu dieser, in ihrer Anwendung wahrscheinlich kostspieligen Wärmequelle greifen, bis ein empfindlicher Mangel an Brennmaterial dazu nöthigt; dann aber bleibt die Wärme der Mutter Erde eine sichere letzte Zuflucht."

Bernhard Cotta, 1853

Genau diese Vision manifestiert sich heute in einem aufstrebenden Zweig der modernen Energiegewinnung. Technische Voraussetzung hierfür war die Entwicklung leistungsfähiger wie kompakter Wärmepumpen und Energieaustauschsysteme.

Die geothermischen Systeme und Gewinnungstechnologien können in folgende Arten untergliedert werden:

 

Nutzung der Erdwärme in Brandenburg/Berlin

Die Nutzung der Erdwärme bildet ein bisher noch weitgehend ungenutztes Energie­potential. Die Nutzung der Geothermie am Standort Prenzlau-Nord mit Gewinnung von trockener Erdwärme zur Freisetzung von ca. 1.000 MW/h im Jahr und Abwärme­speicherung und der Wärmeentzug in der Betriebsstätte Golm bei Potsdam sind nennens­werte geothermische Anlagen im Land Brandenburg. Beide arbeiten wirtschaftlich und störungsfrei.

Am Standort Groß-Schönebeck finden seit 1990 unter Nutzung einer Erdgas-Altbohrung Untersuchungen zur geothermalen Stromerzeugung mit dem Hot Dry Rock Verfahren statt.

 

Die geothermische Speicheranlage Reichstag Berlin

(Wärmeeintrag = Wärmeentzug).

Hierbei wird die im Sommer anfallende Abwärme des mit Biodiesel betriebenen Block­heizkraftwerkes (BHKW) zur Stromversorgung der Gebäude zum Teil genutzt, um Wasser auf etwa 700C zu erwärmen. Dieses wird dann in einem Aquifer in einer Tiefe von ca. 300 m gespeichert. Der übrige Anteil der Abwärme wird einer Wärme­pumpe zugeführt und dient der Kühlung der Gebäude. Dieser Prozess wird durch die Förderung von bereits auf ca. 6-10oC gekühltes Grundwasser (Normaltemperatur rund 12oC) aus einer Tiefe von ca. 50 m unterstützt.

Im Winter dient die im BHKW anfallende Abwärme der Heizung der Gebäude. Außerdem kann warme Sole aus dem Aquifer gefördert werden, um bei voller Heizleistung weniger Brennstoff zu verbrauchen. Das obere Grundwasserstockwerk in ca. 50 m Tiefe wird auch zur Beheizung genutzt, indem etwa 22oC warmes Grund­wasser gefördert und über die Wärmepumpe weiter aufgewärmt wird. Zur Unter­stützung wird Umgebungsluft (bei Außentemperaturen von unter 0oC) angesaugt, über einen Trockenkühler geführt und zur Kältepufferung für die Sommermonate genutzt.

Externe Links:

http://www.waermepumpe.de/                  -           Bundesverband für Wärmepumpen

http://www.eti-brandenburg.de/                -           Brandenburgische Energie Technologie Initiative

http://www.dena.de/themen.html             -           Deutsche Energie Agentur