Geothermietechnologien

Geothermie ist eine der wichtigsten Wärmequellen unseres Planeten und wird zur Versorgung von Einfamilienhäusern, Fernwärmenetzen als auch zur Stromgewinnung eingesetzt. Unter der Oberfläche unserer Erde befindet sich eine gewaltige, praktisch unerschöpfliche Energiequelle: Die Geothermie. 99 % des Erdinneren sind heisser als 1'000 °C. Und selbst die verbleibenden 1 % sind noch einmal wieder 99 % heisser als 100 °C. Geothermie, die Wärme unseres Planeten, reicht aus, um damit den Energiebedarf aller Menschen um etwa das 2.5-fache zu decken. Genutzt wird Geothermie bislang nur vergleichsweise wenig. Dennoch könnte die Geothermie einen wichtigen Beitrag zur Lösung unserer Energieprobleme leisten. Erprobte und wirtschaftliche Technologien stehen dafür zur Verfügung.

Unter Geothermie versteht man die Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Strom, Wärme und Kälteenergie. In der Geothermie wird zwischen tiefer und untiefer Geothermie unterschieden. Die untiefe Geothermie nutzt die Wärmereservoire in den obersten 400 Metern der Erde zum Heizen mittels Wärmepumpen. Diese Nutzung ist in der Schweiz weit verbreitet und technisch ausgereift. In den meisten Fällen kommen Wärmepumpen zum Einsatz. Um den Strombedarf für Heizzwecke zu senken, müssten vermehrt tiefere Wärmesonden zum Einsatz kommen.
Bei der tiefen Geothermie wird zwischen hydrothermaler und petrothermaler Geothermie unterschieden. Die hydrothermale Geothermie nutzt Heisswasserressourcen, die in wasserführenden Gesteinsschichten vorkommen. Diese können ab einer Temperatur von 80 bis 100°C zur Wärme- und Stromerzeugung verwendet werden, im Schweizer 
Mittelland bedeutet dies ab einer Tiefe von etwa 3 Kilometern. Bei der petrothermalen Geothermie werden heisse, überwiegend trockene respektive gering durchlässige Gesteine in einer Tiefe von 5'000 Metern und mehr erschlossen. Die in diesen Tiefen herrschenden höheren Temperaturen von über 200°C ergeben für die Stromerzeugung entscheidend höhere Wirkungsgrade.
Im Gegensatz zur Nutzung der untiefen Geothermie spielt die Stromerzeugung mittels geothermischer Ressourcen in grossen Tiefen in der Schweiz heute noch keine Rolle. Anders ist dies in den traditionellen Geothermie-Ländern wie den Philippinen, Indonesien, Italien, den USA, El Salvador und Island. Dort sind die geologischen Verhältnisse günstig und 
die Temperaturzunahme in der Tiefe ist gross. 

Nutzung geothermischer Ressourcen: 
a) Die linke Seite der Grafik zeigt die Nutzung der untiefen Geothermie (Niedertemperatur-Geothermie). Sie dient der Wärmegewinnung mittels Erdwärmesonden fürs Heizen. Bei Vorlauftemperaturen unter 50° Celsius kommen zusätzlich Wärmepumpen zum Einsatz.
b) Die rechte Seite der Grafik illustriert die Nutzung der tiefen Geothermie (Hochtemperatur-Geothermie) primär zur Stromgewinnung. Der linke Teil der Abbildung zeigt die Nutzung eines hydrothermalen Reservoirs gemäss dem Beispiel St. Gallen, der rechte Teil der Abbildung die Nutzung eines petrothermalen Reservoirs so wie es in Basel geplant war. Bei hydrothermalen Systemen kann die natürlich vorhandene Wasserdurchlässigkeit und das hydrothermale Wasser genutzt werden. Bei petrothermalen Systemen wird die Durchlässigkeit künstlich erhöht und ein lokaler Wasserkreislauf wird injizie

Quelle: Akademien der Wissenschaften Schweiz / E. Kissling ETH Zürich