GEOTHERMISCHE ANLAGEN
Geothermische Anlagen nutzen die Erdwärme zu Heizzwecken oder bei entsprechender Vorlauftemperatur zur Erzeugung elektrischer Energie. Es wird einerseits unterschieden zwischen oberflächennaher Geothermie (bis etwa 400 m Tiefe) und Tiefengeothermie (ab etwa 400 m Tiefe) sowie andererseits zwischen hydrothermaler Geothermie (in Verbindung mit Aquiferen) und dem Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR). Bislang werden max. 10 km tiefe Bohrungen eingebracht. Prinzipiell wird in einem Primärkreislauf die Wärmeenergie an die Oberfläche gebracht und dort über Wärmetauscher an Wärmeverbraucher abgegeben.
In geothermisch "normalen" Regionen bilden sehr tief liegende Grundwasserleiter (geothermale Aquifere) das Potential für die Nutzung der Erdwärme. Bei der Nutzung ist die Zusammensetzung des Wassers zu beachten, insbesondere ob durch die Abkühlung Ausfällungen in der Anlage zu erwarten sind. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit das abgekühlte Wasser über eine zweite Bohrung in den Grundwasserleiter zurückzuführen (durch Staudruck oder Energiezufuhr), eine Einleitung in Oberflächengewässer dürfte genehmigungsrechtlich einen Ausnahmefall darstellen. Bei der Wasserrückführung ist zu untersuchen, inwieweit sie sich auf die Porosität bzw. Permeabilität des wasserführenden Gesteins auswirkt, da es auch hier zu Ausfällungen kommen kann, die den Ertrag an Thermalwasser begrenzen.
Die Erkundung und Gewinnung von Erdwärme ist im Bundesberggesetz geregelt, ausgenommen hiervon sind die Verwertung der Wärme sowie die grundstücksbezogene Gewinnung von Erdwärme (z.B. Erdsonden zur Beheizung des auf dem Grundstück befindlichen Gebäudes mittels Wärmepumpe). Soweit das Grundwasser im Rahmen der geothermischen Energiegewinnung eine Rolle spielt, greift das Wasserrecht.
HDR-KRAFTWERKE
Die Nutzung durch das HDR-Verfahren (Hot-Dry-Rock) besteht in zwei Tiefbohrungen, deren Endpunkte durch hydraulisches Aufbrechen des zwischenliegenden Gesteins miteinander verbunden und wasserdurchlässig gemacht werden. Durch die eine Bohrung wird anschließend Wasser eingepreßt, welches durch das aufgebrochene Gestein zum Endpunkt der anderen Bohrung gelangt, auf dem Weg dorthin ausreichend Wärme aus dem heißen Gestein aufnimmt, so daß es als Heißwasser in der zweiten Bohrung aufsteigt und einem herkömmlichen Dampfkraftwerk als Frischdampf bzw. über einen Wärmetauscher als Wärmequelle zur Verfügung steht. Idealerweise nutzt man hierbei bereits bestehende Kluftsysteme im kristallinen Gestein, die mit zusätzlich initiierten Rissen zu einem geschlossenen Zirkulationssystem mit hoher Wasserdurchlässigkeit verbunden werden.
Die erforderliche Pumpleistung ist insbesondere aufgrund des Strömungswiderstandes im Gestein zwischen den Bohrendpunkten enorm (bis 50 % der Bruttoleistung) und reduziert die Nettoleistung des Kraftwerks nennenswert. Der Gesamtwirkungsgrad der geothermischen Stromerzeugung liegt bei ca. 10 %, da die Vorlauftemperatur vergleichsweise niedrig bleibt. Wesentlich höhere Wirkungsgrade sind erzielbar, wenn die Wärme zu Heizzwecken genutzt werden kann.
In Ausnahmefällen enthält das Tiefengestein erhebliche Anteile Wasser, so daß auf die zweite Tiefbohrung und das energieintensive Wasserpumpen verzichtet werden kann. Es reicht hier aus, das Gestein anzubohren und den entweichenden heißen Wasserdampf zu "ernten". Zu beachten sind die evtl. Emissionen, die von diesem Wasserdampf durch Begleitgase entstehen können.
Geothermische Kraftwerke finden sich vor allem in USA, Mexiko, Philippinen und Japan. In Deutschland wird bislang nur die thermische Nutzung realisiert.
Ein wirtschaftlicher Betrieb eines HDR-Kraftwerkes kann erst ab einer Leistung von ca. 25 MWth erwartet werden.
und hier ein Link über Ertdwärmesonden:
http://www.kroeckel.de/html/erdsonden.html (Archiv-Version vom 04.04.2008)grundsätzlich ist der Sinn und Zweck der verschiedenen Techniken völlig unterschiedlich. Während Erdwärmesonden ausschlie´ßlich zu Heiz-und Kühlzwecken eingesetzt werden können sind nur HDR-Anlagen in der Lage einen thermodynamischen Prozess anzutreiben und damit also Strom zu gewinnen.