Geothermische Energie
Geothermische Energie dient zur Erzeugung von elektrischem Strom
Geothermische Energie kann sowohl direkt zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt genutzt werden, als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom dienen.
Das Wort Geothermie, auch Erdwärme genannt, bezeichnet die gespeicherte Wärme im oberen Teil der Erdkruste. Diese Wärme gehört zu den regenerativen Energien und kann somit also der Erde entzogen und genutzt werden. In der Erdkruste steigt die Temperatur um etwa 25°C je km Tiefe. Das bedeutet, dass in vier Kilometern Tiefe das Gestein etwa die Temperatur von siedendem Wasser hat. Die Temperatur im Erdinneren ist regional sehr unterschiedlich. Abweichungen von der Standardtemperatur werden als Wärmeanomalien bezeichnet. In Gebieten, in denen die Erdwärme besonders höhere Temperaturen aufweist, als in anderen Regionen, herrschen Vulkanaktivitäten. Das heißt, dass die Temperaturen schon in geringen Temperaturen mehrere hundert Grad aufweisen. In der Geothermie gelten sie als hochenthalpe Lagerstätten. Sie werden weltweit zur Stromerzeugung genutzt.
Ein geothermisches Kraftwerk nutzt diese Wärme. Wasser wird über ein Bohrloch hinuntergeleitet. Der über ein anderes Bohrloch aufsteigende Wasserdampf wird erneut hinuntergeleitet. In Ländern wie Island und Neuseeland werden die Geysire direkt als Energiequelle genutzt. Die Erdwärme kann zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in einer Kraft- Wärme- Kopplung genutzt werden. Weiterhin kann sie auch direkt zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt benutzt werden. Diese Erdwärme stammt zu fünfzig Prozent aus der Restwärme zu Zeiten der Erdentstehung. Die anderen fünfzig Prozent lassen sich auch radioaktiven Zerfallprozessen herleiten. Dicht an der Oberfläche kommen noch Aspekte der Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche sowie aus dem Wärmekontakt der Luft hinzu.
Wegen der geringen Wärmestromdichte wird bei der Geothermienutzung vorwiegend nicht die aus dem Erdinneren nachströmende Energie, sondern die in der Erdkruste gespeicherte Energie genutzt oder abgebaut. Sobald Erdwärme genutzt wird, wird dem Untergrund Wärme entnommen. Dies kann mit offenen oder geschlossenen Systemen erfolgen. Zur letzteren Kategorie gehört die heute sehr weit verbreitete Erdwärmesonde. Sobald also Erdwärme entnommen wird, kühlt sich der Untergrund am Ort der Entnahme ab. Bei Erdwärmesonden bis auf Temperaturen von 0°C. Durch diese Abkühlung wird künstlich ein starkes Temperaturgefälle aufgebaut.
Wärme hat die Eigenschaft, solche Temperaturunterschiede so schnell wie möglich wieder auszugleichen, indem Wärme von heißeren Gebieten zu den kalten Gebieten fließt, bis sich die Temperaturunterschiede ausgeglichen haben. Sobald sich ein Temperaturgefälle ausgebildet hat, fließt Wärme von den wärmsten Orten der räumlichen Umgebung nach. Je nach den örtlichen Eigenschaften, wie zum Beispiel Wärmeleitfähigkeit und Dichte, kann die Wärme in unterschiedlichen Anteilen aus den einzelnen Richtungen (von unten, von oben, horizontal aus allen Seiten) nachfließen.