geothermisch

A. Begriff

Der Begriff geothermisch bezieht sich auf die Wärmeverhältnisse im Erdkörper. Die hier zugehörenden Geothermie (Erdwärme) ist als eine From der erneuerbaren Energien in § 5 Nr. 14 EEG erwähnt. Eine entsprechende Vergütung ist in § 48 EEG vorgesehen.
Bei dieser handelt es sich um Wärme, welche vom flüssigen Erdkern an die Erdoberfläche kommt. Während des Aufsteigens werden Gesteins- und Erdschichten sowie unterirdische Wasserreservoirs erwärmt. Dieser Ablauf ist unter anderem bei heißen Quellen bzw. bei Geysiren zu beobachten.
Auch verfügt Geothermie über ein sehr großes Potenzial in Deutschland, welches technisch verwendet werden kann. Das Potenzial belief sich 2003 auf 300 TWh/a. Davon wurden zur Strom - bzw. zur Wärmeerzeugung in einer KWK - Anlage 65 TWh/a verwendet. Dies zeigt, dass die Geothermie eine bedeutsame Quelle für eine dauerhafte Energieversorgung ist. Für diese spricht zudem gerade gegenüber den anderen regenerativen Energieträgern insb. der Umstand, dass diese rund um die Uhr zur Verfügung steht und nicht wie Sonnen- oder Windenergie den Schwankungen des Tages oder der Jahreszeit unterliegt.

Als wichtigste Geothermie - Regionen in Deutschland können die folgenden drei tertriären Sedimentbecken genannt werden:

• Molassebecken

• Norddeutsche Becken

• Oberrheintalgraben

B. Formen und Nutzungsverfahren

Hinsichtlich der Geothermieformen wird zwischen den folgenden drei unterschieden:

• oberflächennahe Geothermie

• Tiefengeothermie

• Hydrothermale Geothermie

Für die Nutzung der ersten zwei genannten Formen ist es möglich, verschiedene Verfahren zu verwenden. Für welches sich konkret entschieden wird, hängt zum einen von den geologischen Umständen und andereseits von den Projektbedingungen ab. Hierbei ist zwischen offenen und geschlossenen Systemen zu unterscheiden.

1. Verfahren bei oberflächennaher Geothermie

Bei der oberflächennahen Geothermie wird die Energie verwendet, welche in den äußersten Erdschichten sowie im Grundwasser vorhanden ist. Dabei bezieht sich die Formulierung obenflächennahe auf eine Tiefe von bis zu 400 Metern. In diesem Bereich erfolgt der Wärmetransport vorrangig durch Wärmeleitung und Konvektion. Weniger durch Wärmestrahlung.
Um diese oberflächennahe Geothermie nutzen zu können gibt es momentan Verfahren, welche zur technischen, aber derzeit nicht zur ökonomischen Stromerzeugung geeignet sind. Beispiel: Flachplatten-Stirlingmotor

2. Prozess bei Tiefengeothermie

Bei der Stromerzeugung aus Erdwärme ist die Erschließung von Wärmereservioren in großen Teilen erforderlich. Aus diesem Grund findet nach der Beendigung der überirdischen Explorationsprozesse sowie der sich hieraus ergebenden Bohrverlaufsplanung die Erschließung des geothermischen Beckens durch Bohrungen statt. Hierfür werden vorrangig zwei Bohrungen in die Tiefe vorgenommen. Dies ist die Förder- und die Injektionsbohrung, sog. Dublette. Erfolgt zur Erhöhung der Produktivität eine zweite Förderbohrung, spricht man von der sog. Triplette.

Das Vornehmen der zwei Bohrungen zur Reservoirerschließung kann auf zwei unterschiedlichen Weisen erfolgen. So ist es zunächst möglich, die Bohrungen von zwei Standorten vorzunehmen oder diese von einem Standort durch Bohrungen mit verschiedenen Verläufen durchzuführen. Entscheidet man sich für die erste Variante, dann ist diese dahingehend vorteilhaft, dass ein wahrscheinlich, nicht erforderliches oder nur ein geringfügiges Ablenken der Bohrstrecken zu einer Verringerung der bohrtechnischen Risikien beiträgt. Dies führt wiederum zu einer Abnahme der Bohrkosten.
Nachteilig ist bei dieser Variante jedoch, dass in diesem Fall Kosten für zwei Bohrplätze anfallen. Diese Kosten setzen sich aus den Kosten für zwei voneinander unabhängigen Genehmigungsverfahren und den Erwerbskosten für beide Grundstücke zusammen.

Im Zusammenhang mit den Konzepten in der Tiefengeothermie wird zwischen den folgenden zwei unterschieden:

• Enhanced Geothermal Systems (EGS)

• Hydrogeothermie

3. Verfahren bei Hydrothermaler Geothermie

Bei der hydrothermalen Erdwärmeverwendung erfolgt durch eine oder mehrere Bohrungen in tiefliegende Schichten, das Befördern des dort vorhandenen Wassers an die Erdoberläche. Im Anschluss wird mittels Wärmetauchern die Wärme vom Wasser getrennt und daruafhin zur Stromerzeugung mit Hilfe verschiedener Prozesse der Niedertemperaturverstromung benutzt.

Das abgekühlte Wasser wird mittels einer Injektionsbohrung wirder in den Grundwasserverteiler gegeben. Hierdurch wird eine Verringerung der beförderten Wassermenge verhindert. Auch gerät das stark mineralisierte Wasser nicht in die Umwelt.

Schließlich ist bei der Dublette erforderlich, einen ausreichenden Abstand zwischen den beiden Bohrungen einzuhalten. Dies dient dazu, die hohen Temparutren an der Entnahmestelle so lange wie möglich beizubehalten.

Quelle: Cosack, in: Frenz/Müggenborg, EEG 3. Aufl. 2013, § 3, Rn. 51., Cosack, in: Frenz/Müggenborg, EEG 3. Aufl. 2013, § 28, Rn. 3 - 6; 11 - 22.

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