Geothermische Systeme

 
Vulkanismus oder oberflächennahes Magma sind die Energiequellen bei den meisten geothermischen Anlagen. Die Nutzung erfolgt über das Wasser, das von Felsen in Vulkangebieten aufgeheizt wird. Entweder wird das heiße Wasser als solches genutzt oder es wird zur Gewinnung von elektrischem Strom verwendet.

Verglichen mit anderen regenerativen Energieformen, wie Wasser, Wind und Sonne, ist die Geothermie keinen meteorologischen Schwankungen unterworfen, sondern stellt ihr Angebot gleichmäßig und verlässlich zur Verfügung. Aus diesem Grund werden seitens der Forschung, von Anlagenbauern und nicht zuletzt von der Fernwärmeversorgung berechtigte Hoffnungen in die Geothermie gesetzt. Das Energieangebot der Geothermie ist theoretisch unerschöpflich. Der rationellen Energiegewinnung sind derzeit allerdings noch Grenzen gesetzt.

Man unterscheidet zwischen Wärmequellen, die auf natürlichem Weg auf die Erdoberfläche treten, und solchen, die mit bohrtechnischen Verfahren künstlich genützt werden können. Geothermische Systeme lassen sich in vier Kategorien unterteilen:

  • Thermalwasserfelder sind warmes Wasser in Form von Thermalquellen.

  • Nassdampffelder stoßen ein Wasser-Dampf-Gemisch aus.

  • Heißdampffelder liefern trockenen, häufig überhitzten Dampf,

  • und geokomprimierte Heißwassersysteme sind unter hohem Druck stehende unterirdische Heißwasservorkommen.

Thermalwasserfelder

Thermalwasserfelder liefern warmes Wasser mit Temperaturen unter 100 °C, das in Form von warmen Quellen entweder allein an die Erdoberfläche tritt oder mittels spezieller Pumpen gefördert werden kann.

Je nach chemischer Zusammensetzung und Anreicherung mit Mineralstoffen und Salzen wird dem Thermalwasser heilende Wirkung zugesprochen. Es wird seit vielen Jahrhunderten in Heilbädern verwendet.

Auch in Deutschland gibt es zahlreiche Kurorte, die wegen ihres Thermalwassers von vielen Gästen und Patienten besucht werden.

Nassdampffelder

Nassdampffelder stoßen ein Wasser-Dampf-Gemisch aus, das aggressive Mineralsalze enthalten kann. Die Temperaturen betragen weit mehr als 100 °C. Sie können auf verschiedenen Wegen an die Oberfläche gelangen. Durch Risse und Spalten tritt der Wasserdampf auf natürliche Weise aus dem Erdboden und manchmal scheint es so, als ob ganze Landstriche dampfen.

Wenn große Mengen Wasserdampf aus dem Erdinneren austreten, sammelt er sich als heißes Wasser in Mulden und Becken, wo das oft schlammige Wasser zu sprudeln beginnt. Wenn der Druck besonders groß ist, kann das Wasser auch fontänenartig aus dem Boden heraustreten, wie das beispielsweise bei Geysiren der Fall ist. Das Wasser-Dampf-Gemisch schießt dabei in regelmäßigen Abständen pulsartig viele Meter in die Höhe. Die unterirdischen Lagerstätten stehen unter Druck. Der Dampfanteil vermehrt sich beim Aufsteigen durch Entspannen.

Man kann Nassdampffelder aber auch durch Anbohren erschließen. In Island wird der Nassdampf zum Beispiel durch Rohrleitungen zu den Städten geleitet und als Fernwärme zum Beheizen der Wohnungen genutzt. Aus wirtschaftlichen Überlegungen nutzt man sowohl das Wasser als auch den Wasserdampf.

Heißdampffelder

Heißdampffelder sind frei von flüssigen Bestandteilen. Sie liefern trockenen überhitzten Dampf mit Temperaturen zwischen 125 und 245 °C. Für die energetische Nutzung, vor allem zur Stromerzeugung, sind derartige Vorkommen geothermischer Energie zurzeit am bedeutendsten.

Geokomprimierte Heißwassersysteme

Geokomprimierte Heißwassersysteme sind unter hohen Drücken stehende unterirdische Heißwassersysteme. Sie treten nicht von selbst an die Oberfläche und müssen angezapft werden. Wenn sie an die Oberfläche treten, liefern sie heißes Wasser und durch die Entspannung Dampf mit Temperaturen von 150 bis 200 °C.

Häufig enthalten sie große Bestandteile an Kohlenwasserstoffen. Aufgrund des hohen Druckes bieten sich solche Vorkommen besonders zur Stromerzeugung an.