Suche
Benutzeranmeldung
Interessante Themen
Komponenten einer Inselanlage
Solarmodule
- - bilden das Herzstück einer Solarstromanlage. Sie sorgen für die Erzeugung des Stroms. Die Lebensdauer qualitativ hochwertiger Solarmodule liegt mittlerweile bei über 35 Jahren, sie stellen den zuverlässigsten Teil einer Anlage dar.
Solarbatterien
- - stellen bei Inselanlagen den Energie-Speicher dar.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 3485 mal gelesen
Energieausweis für Gebäude
Bei steigenden Energiepreisen werden energieeffiziente Gebäude immer attraktiver. Der Energieausweis dokumentiert die energetische Qualität von Gebäuden und gibt konkrete Modernisierungstipps zur Energieeinsparung. Als Instrument für mehr Markttransparenz motiviert der Energieausweis zu Investitionen in die Sanierung.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 2767 mal gelesen
Windkraftanlage in schematischer Darstellung
Die Grafik zeigt eine Windkraftanlage in schematischer Darstellung.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 3225 mal gelesen
Stromerzeugung aus Tiefengeothermie
Bei der Stromerzeugung aus Erdwärme wird die im Untergrund vorhandene Energie über Turbinen verstromt. Dafür sind Wassertemperaturen von mindestens 90 Grad Celsius (°C) notwendig. Dabei können hydrothermale Heiß- und Trockendampfvorkommen mit Temperaturen über 150°C direkt zum Antreiben einer Turbine genutzt werden.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 2557 mal gelesen
Wie funktioniert eine Holzpellet-Heizung?
Die effizienteste und sauberste Form der Wärmeerzeugung aus Holz für den Bedarf von Ein- und Mehrfamilienhäuser sind Holzpelletöfen. Holzpelletöfen verbrennen wenige Zentimeter lange, ca. 7 mm dünne Holzpresslinge, die so genannten Pellets.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 2653 mal gelesen
Wie funktioniert eine Biogasanlage?
In der Vorgrube werden Gülle und andere Substrate zwischengelagert und eventuell zerkleinert, verdünnt oder gemischt. Substrate sind die feste oder flüssige Biomasse, die im Fermenter zur Biogaserzeugung eingesetzt werden.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 3958 mal gelesen
Wie funktioniert eine Solarthermieanlage?
Die Grafik zeigt eine solarthermische Anlage in schematischer Darstellung. Die einzelnen Bestandteile werden kurz erläutert und die Prozesse der Warmwassergewinnung und des Heizens mit Sonnenenergie werden nachvollzogen.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 2517 mal gelesen
Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Die Grafik zeigt eine Photovoltaikanlage in schematischer Darstellung. Die einzelnen Bestandteile werden kurz erläutert und der Prozess der Stromproduktion aus Sonnenenergie wird nachvollzogen.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 3928 mal gelesen
Wie funktioniert eine Windkraftanlage?
Die Grafik zeigt eine Windkraftanlage in schematischer Darstellung.
- Weiterlesen
- weiterempfehlen
- 3835 mal gelesen
Der Erneuerbare-Energien-Mix 2007
Bildquelle: "Agentur für Erneuerbare Energien"
Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild
- weiterempfehlen
- 2296 mal gelesen
Strom, Wärme und Kraftstoffe aus Erneuerbaren Energien 1998-2007
Bildquelle: "Agentur für Erneuerbare Energien"
Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild
- weiterempfehlen
- 2422 mal gelesen
Anteile Erneuerbarer Energien am Energieverbrauch 1998-2007
Bildquelle: "Agentur für Erneuerbare Energien"
Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild
- weiterempfehlen
- 2382 mal gelesen
Wie funktioniert oberflächennahe Geothermie?
Die Grafik zeigt, wie man mit einer Erdwärmeanlage heizen kann.
Bildquelle: "Agentur für Erneuerbare Energien"
Klicken Sie zum Vergrößern auf das Bild
- weiterempfehlen
- 2472 mal gelesen
Im Lexikon suchen
Propeller
Reddit
Newsvine
Furl
Facebook
Google
YahooBesucher
Gerade online: 3
Besucher heute: 92
Besucher gestern: 68
Besucher gesamt: 114.382
Geothermie
Geothermie / Erdwärme
Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann, und zählt zu den regenerativen Energien. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt (Wärmepumpenheizung), als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in einer Kraft-Wärme-Kopplung. Geothermie bezeichnet sowohl die ingenieurtechnische Beschäftigung mit der Erdwärme und ihrer Nutzung, als auch die wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation des Erdkörpers.
Wärmestrom aus dem Erdinneren
Die Wärme wird aus tieferen Teilen der Erde durch Wärmeleitung, also Konduktion, aber auch durch Konvektion in für die Nutzung erreichbare Tiefen transportiert.
Der terrestrische Wärmestrom, die von der Erde pro Quadratmeter an den Weltraum abgegebene Leistung, beträgt etwa 0,063 Watt/m² (63 mW/m²) (Wärmestromdichte). Dies ist ein relativ kleiner Wert und weist schon darauf hin, dass sich Geothermie vorwiegend zur dezentralen Nutzung eignet. In anomalen Gebieten, wie etwa vulkanischen, kann der Wärmefluss um ein Vielfaches größer sein.
Wegen der geringen Wärmestromdichte wird bei der Geothermienutzung vorwiegend nicht die aus dem Erdinneren nachströmende Energie, sondern die in der Erdkruste gespeicherte Energie genutzt. Eine Geothermienutzung muss dabei so dimensioniert werden, dass die Auskühlung des betreffenden Erdkörpers so langsam voranschreitet, dass in der Nutzungszeit der Anlage die Temperatur nur in einem Umfang absinkt, der einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage gestattet.
Einteilung der Geothermiequellen
Geothermie kann als Energiequelle zur Erzeugung von Wärme und Strom genutzt werden. Hierbei wird zwischen der Nutzung der
oberflächennahen Geothermie zur direkten Nutzung, etwa zum Heizen und Kühlen, meist als Wärmepumpenheizung, und der
tiefen Geothermie zur direkten Nutzung im Wärmemarkt oder auch indirekt zur Stromerzeugung unterschieden.
Weiterhin wird zwischen Hoch- und Niedrigenthalpielagerstätten unterschieden. Hochenthalpie bedeutet, dass derartige Lagerstätten eine hohe Temperatur bereitstellen.
Tiefe Geothermie
Mit zunehmender Tiefe in der Erdkruste steigt die Temperatur an. Im Durchschnitt beträgt die Temperaturerhöhung 35 K bis 40 K pro Kilometer Eindringtiefe (geothermische Tiefenstufe). Dieser Wert schwankt regional jedoch oft stark. Abweichungen vom Standard werden als Wärmeanomalien bezeichnet. Interessant sind besonders Gebiete mit deutlich höheren Temperaturen. Hier können die Temperaturen schon in geringer Tiefe mehrere hundert Grad betragen. Derartige Anomalien sind häufig an Vulkanaktivität geknüpft. In der Geothermie gelten sie als hochenthalpe Lagerstätten. Sie werden weltweit zur Stromerzeugung genutzt.
Hydrothermale Systeme
Für die hydrothermale Geothermie werden in großen Tiefen natürlich vorkommende Thermalwasservorräte, sogenannte Heißwasser-Aquifere (wasserführende Schichten) angezapft. Die hydrothermale Energiegewinnung ist je nach Temperatur als Wärme oder Strom möglich.
Petrothermale Systeme
Das Prinzip der Nutzung der Geothermie aus heißem dichtem Gestein (HDR), siehe auch 'Petrothermale Systeme'Gesteine in größerer Tiefe weisen eine hohe Temperatur auf. Sofern die Gesteine nahezu wasserfrei sind, kann die darin gespeicherte Energie zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden (Hot-Dry-Rock-Systeme: HDR). Um die Wärme dieser Gesteine nutzen zu können, müssen sie von Wasser als Wärmeträger durchflossen werden, das die Energie anschließend an die Oberfläche bringt.
Das in der Tiefe vorhandene heiße Gestein wird über Bohrungen erschlossen. Hierbei gibt es mindestens eine Förder- und eine Verpressbohrung, welche durch einen geschlossenen Wasserkreislauf verbunden sind. Zu Beginn wird Wasser mit enorm hohem Druck in das Gestein gepresst (hydraulische Stimulation); hierdurch werden Fließwege aufgebrochen oder vorhandene aufgeweitet und damit die Durchlässigkeit des Gesteins erhöht. Dieses Vorgehen ist notwendig, da sonst die Wärmeübertragungsfläche und die Durchgängigkeit zu gering wären. Das so geschaffene System aus natürlichen und künstlichen Rissen bildet einen unterirdischen, geothermischen Wärmeübertrager. Durch die Injektions-/ Verpressbohrung wird Wasser in das Kluftsystem eingepresst, wo dieses zirkuliert und sich erhitzt. Anschließend wird es durch die zweite Bohrung, die Produktions-/Förderbohrung, wieder an die Oberfläche gefördert.
Tiefe Erdwärmesonden
Die tiefe Erdwärmesonde ist ein geschlossenes System zur Erdwärmegewinnung. Sie besteht aus einer 2000 bis 3000 m tiefen Bohrung, in der ein Fluid zirkuliert. In der Regel ist das Fluid in einem koaxialen Rohr eingeschlossen: Im Ringraum der Bohrung fließt das kalte Wärmeträgerfluid nach unten, um anschließend in der dünneren eingehängten Steigleitung erwärmt wieder aufzusteigen. Derartige Erdwärmesonden haben gegenüber offenen Systemen den Vorteil, dass kein Kontakt zum Grundwasser besteht. Sie sind an jedem Standort möglich. Ihre Entzugsleistung hängt neben technischen Parametern von den Gebirgstemperaturen und den Leitfähigkeiten des Gesteins ab. Sie wird jedoch nur einige hundert kW betragen und somit wesentlich kleiner sein als bei einem vergleichbaren offenen System. Dies liegt daran, dass die Wärmeübertragungsfläche mit dem Gebirge sehr klein ist, da sie nur der Mantelfläche der Bohrung entspricht.
Neue tiefe Erdwärmesonden werden zurzeit (2005) in Aachen (SuperC der RWTH Aachen) und Arnsberg (Freizeitbad Nass) gebaut.
Alternativ zur Zirkulation von Wasser (eventuell mit Zusätzen) in der Erdwärmesonde sind auch Sonden mit Direktverdampfern (Wärmerohre oder aus dem Englischen Heatpipes) vorgeschlagen worden. Als Arbeitsmittel kann entweder eine Flüssigkeit mit einem entsprechend niedrigen Siedepunkt verwendet werden, oder ein Gemisch beispielsweise aus Ammoniak und Wasser. Eine derartige Sonde kann auch unter Druck und dann beispielsweise mit Kohlendioxid betrieben werden. Heatpipes können eine höhere Entzugsleistung erreichen als konventionelle Sonden, da sie auf ihrer gesamten Länge die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmittels haben können. Durch die Isolierproblematik bei höheren Wasserdrücken ist der eigentliche Wärmeverlust im Bereich von 0 bis 1000 m. festzustellen. Selbst gute PU-Schäume verhindern nicht das hineindiffundieren von Wassermolekülen. Das Beste wäre eine Vakuumrohrummantelung für den Vor- und Rücklauf.
Das Prinzip der Nutzung der Geothermie aus heißem dichtem Gestein (HDR)
 |
.jpg) |
Oberflächennahe Geothermie
Die Temperaturen der Luft schwanken mit der Jahreszeit sehr stark. Innerhalb der oberen Schichten des Erdbodens werden diese Temperaturen jedoch nicht bzw. nur sehr stark gedämpft nachvollzogen. Aus mathematischer Sicht folgt der Temperaturverlauf einer harmonischen Schwingung. In 5 bis 10 m Tiefe entspricht die im Boden gemessene Temperatur praktisch der Jahresmitteltemperatur des Standortes (ca. 8 bis 10 °C in Deutschland).
Mittels Erdwärmesonden (vertikale Bohrungen oder horizontal und oberflächennah ins Erdreich eingebrachte Systeme), aber auch mit erdgebundenen Beton-Bauteilen wird die Wärme an die Oberfläche gefördert. Meist kommen Wärmepumpen zum Einsatz, um Heiz-Anwendungen für Gebäude zu realisieren (Wärmepumpenheizung). Vor allem im Sommer kann mit einer Wärmepumpenheizung auch gekühlt werden (ideal für Bürogebäude).
Nutzung von Erdwärme
Die Geothermie ist eine langfristig nutzbare Energiequelle. Mit den Vorräten, die in den oberen 3 Kilometer der Erdkruste gespeichert sind, könnte im Prinzip, rechnerisch und theoretisch der derzeitige weltweite Energiebedarf für über 100.000 Jahre gedeckt werden.
Bei der Nutzung der Geothermie unterscheidet man zwischen Direkter Nutzung, also der Nutzung der Wärme selbst und der Nutzung nach Umwandlung in Strom in einem Geothermiekraftwerk. Aus der Sicht der Optimierung von Wirkungsgraden sind auch hier Kraft-Wärme-Kopplungen (KWK) optimal. Das Problem sind hierbei meistens die Abnehmer der Wärme. Nicht an jedem Kraftwerksstandort werden sich Abnehmer für die Wärme finden lassen. Die Forderung, Geothermie ausschließlich in KWK-Projekten zu nutzen, bleibt ein Wunschtraum.
| Geplante und realisierte Geothermieanlagen (Stromerzeugung) in Mitteleuropa | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Geoth. Leistung in MW |
Elektrische Leistung in MW |
Temperatur in °C |
Förderrate in m³/h |
Bohrtiefe in m |
Geplante Inbetriebnahme Jahr |
|
| Deutschland | ||||||
| Bremerhaven | 0,5 | 0,065 | 90 | 5.000 | stillgelegt | |
| Groß Schönebeck | 10 | 1,0 | 150 | < 50 | 4.294 | 2008 |
| Neustadt-Glewe | 1,3 - 3,5 | 0,21 | 98 | 119 | 2.250 | Im Kraftwerksbetrieb seit 2003 |
| Bad Urach | 6-10 | ca. 1,0 | 170 | 48 | 4.500 | stillgelegt |
| Bruchsal | 4,0 | ca. 0,5 | 118 | 86 | 2.500 | 2008 |
| Karlsruhe | 28,0 | >150 | 270 | 3.100 | ||
| Landau | 22 | ca. 2,5 | 150 | 250 | 3.000 | Im Kraftwerksbetrieb seit 2007 |
| Offenbach an der Queich | 30-45 | 4,8 - 6,0 | 160 | 360 | 3.500 | gestoppt wg. Bohrlochinstabilität |
| Riedstadt | 21,5 | ca.3,0 | 250 | 3.100 | 2008 | |
| Speyer | 24-50 | 4,8 - 6,0 | 150 | 450 | 2.900 | 2009 |
| Unterhaching | > 30 | 3,4 | 122 | > 540 | 3.577 | 2008 (Wärmelieferung seit 2007) |
| Sauerlach | ca. 80 | ca. 8,0 | 130 | > 600 | > 4.000 | 2009 |
| Dürrnhaar | ca. 50 | ca. 5,0 | 130 | > 400 | > 4.000 | 2009 |
| Mauerstetten | 40 | 4,0 - 5,0 | 120 - 130 | ca. 300 | 4.100 | 2009 |
| Österreich | ||||||
| Altheim (Oberösterreich) | 18,8 | 0,5 | 105 | ca. 300 - 360 | 2.146 | Im Kraftwerksbetrieb seit 2000 |
| Bad Blumau | 7,6 | 0,18 | 107 | ca. 80 - 100 | 2.843 | Im Kraftwerksbetrieb seit 2001 |
| Frankreich | ||||||
| Soultz-sous-Forêts | 30,0 | 6,0 | 200 | 240 | 8.084 | 2008 |
| Schweiz | ||||||
| Basel | 17,0 | 6,0 | 200 | 5.000 | vorübergehend eingestellt (Beben) | |
| Quelle:Greenpeace 2000MW - sauber! + Aktualisierung | ||||||
- Download PDF
- Druckversion
- weiterempfehlen
- 2502 mal gelesen
Veranstaltungen
Nächste Veranstaltungen
Newsarchive
- April, 2012 (25)
- März, 2012 (2)
- Februar, 2012 (1)
- Januar, 2012 (193)
- Dezember, 2011 (265)
Beliebte Inhalte
Heute:
Insgesamt:
|
|
  |
|
|
 |
|
 |
|
|
|
