Geothermie
Geothermische Energie (von den griechischen Wurzeln geo, was Erde bedeutet, und von der Thermoskanne, was Wärme bedeutet) ist Energie, die durch Wärme im Inneren der Erdkruste erzeugt wird.
Obwohl die Sonne die Erdoberfläche erwärmt, wird die Wärme aus dem Erdinneren nicht von der Sonne verursacht. Die geothermische Energie der Erdkruste stammt zu 20% aus der ursprünglichen Entstehung des Planeten und zu 80% aus dem radioaktiven Zerfall von Mineralien. Die Erde ist in ihrem Kern am heißesten, und vom Kern bis zur Oberfläche wird die Temperatur allmählich kühler.
Die geothermischen Energieressourcen reichen vom flachen Boden bis hin zu heißem Wasser und heißem Gestein, das einige Meilen oder Kilometer unter der Erdoberfläche gefunden wurde, und noch tiefer hinunter bis zu den extrem hohen Temperaturen des geschmolzenen Gesteins, das Magma genannt wird. Es wurde seit der Altsteinzeit zum Baden verwendet, ist aber heute besser bekannt für die Erzeugung von Elektrizität.
Weltweit wurden im Jahr 2007 etwa 10 Gigawatt Strom aus geothermischer Energie gewonnen, das sind etwa 0,3 % der weltweit verbrauchten Elektrizität. Wenn sie zur Stromerzeugung genutzt werden, bieten geothermische Kraftwerke in der Regel eine konstante Leistung.
Geothermische Energie wird auch direkt für Fernwärme oder in anderen Heiz- und Kühlanwendungen genutzt. Gebäude in Island werden auf diese Weise von den zahlreichen geothermischen Standorten des Landes aus beheizt.
Kraftwerke und thermische Anwendungen geothermischer Energie sind ausgereifte Technologien, während Projekte für verbesserte geothermische Systeme (EGS) eine neue Art der Anwendung darstellen.
Fast überall hält der Boden 3 m (10 Fuß) unter der Erdoberfläche eine nahezu konstante Temperatur zwischen 10° und 16 °C (50° und 60 °F). Geothermische Wärmepumpen können diese Ressource zum Heizen und Kühlen von Gebäuden nutzen. Ein geothermisches Wärmepumpensystem besteht aus einer Wärmepumpe, einem Luftzufuhrsystem (Kanalisation) und einem Wärmetauscher - einem System von Rohren, die im flachen Boden in der Nähe des Gebäudes vergraben sind. Im Winter verwendet die Wärmepumpe Strom, um die Wärme aus dem Wärmetauscher zu entfernen und pumpt sie in das Raumluftfördersystem. Im Sommer kehrt sich der Prozess um, und die Wärmepumpe verwendet erneut Strom, um Wärme aus der Raumluft in den Wärmetauscher zu leiten. Die Wärme, die der Raumluft im Sommer entzogen wird, kann auch zur Bereitstellung einer kostenlosen Warmwasserquelle genutzt werden. Die Energie für den Betrieb der Wärmepumpe kommt aus einer anderen Quelle.
Geothermische Energie entweicht als heißes Wasser an vielen heißen Quellen oder als Dampf an Geysiren.
In den Vereinigten Staaten befinden sich die meisten geothermischen Reservoirs mit heißem Wasser in den westlichen Bundesstaaten, Alaska und Hawaii. In unterirdische Reservoirs können Brunnen zur Stromerzeugung gebohrt werden. Einige geothermische Kraftwerke nutzen den Dampf aus einem Reservoir, um eine Turbine / einen Generator anzutreiben, während andere das heiße Wasser nutzen, um ein Arbeitsmedium zu kochen, das verdampft und dann eine Turbine dreht. Heißes Wasser in der Nähe der Erdoberfläche kann direkt zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Zu den direkt nutzbaren Anwendungen gehören das Beheizen von Gebäuden, der Anbau von Pflanzen in Gewächshäusern, das Trocknen von Nutzpflanzen, das Erhitzen von Wasser in Fischfarmen und verschiedene industrielle Prozesse wie das Pasteurisieren von Milch.
Heiße, trockene Gesteinsvorkommen kommen in Tiefen von 5 bis 8 km (3 bis 5 Meilen) überall unter der Erdoberfläche und in geringeren Tiefen in bestimmten Gebieten vor. Der Zugang zu diesen Ressourcen besteht darin, kaltes Wasser in ein Bohrloch zu injizieren, es durch heißes, zerklüftetes Gestein zirkulieren zu lassen und das erwärmte Wasser aus einem anderen Bohrloch abzuziehen. Gegenwärtig verwendet niemand diese Methode kommerziell. Die bestehende Technologie erlaubt auch noch nicht die direkte Wärmerückgewinnung aus Magma, der sehr tiefen und mächtigsten Ressource der geothermischen Energie.
Dampf, der aus dem geothermischen Kraftwerk Nesjavellir in Island aufsteigt
Fragen und Antworten
F: Was ist geothermische Energie?
A: Geothermische Energie ist eine erneuerbare Energie, die durch Wärme im Inneren der Erdkruste erzeugt wird. Sie stammt aus der ursprünglichen Entstehung des Planeten und dem radioaktiven Zerfall von Mineralien und kann zur Stromerzeugung, für Fernwärme oder andere Heiz- und Kühlanwendungen genutzt werden.
F: Wie viel der weltweiten Elektrizität wurde 2007 durch Geothermie erzeugt?
A: Im Jahr 2007 wurden weltweit etwa 10 Gigawatt Strom (oder 0,3 %) durch Geothermie erzeugt.
F: Welche Temperatur hat der Boden in einer Tiefe von 10 Fuß unter der Erdoberfläche?
A: Der Boden in einer Tiefe von 10 Fuß unter der Erdoberfläche hat normalerweise eine nahezu konstante Temperatur zwischen 10° und 16°C (50° und 60°F).
F: Wie können geothermische Wärmepumpen zur Beheizung von Gebäuden eingesetzt werden?
A: Erdwärmepumpen können diese Ressource zur Beheizung von Gebäuden nutzen, indem sie im Winter einem in der Nähe des Gebäudes in der Tiefe vergrabenen Rohrsystem mit Hilfe von Strom Wärme entziehen und diesen Prozess im Sommer umkehren. Diese entzogene Wärme kann auch für die Warmwasserbereitung genutzt werden.
F: Sind verbesserte geothermische Systeme ausgereifte Technologien?
A: Nein, verbesserte geothermische Systeme sind noch keine ausgereiften Technologien.
F: Wo befinden sich die meisten geothermischen Reservoirs in den USA? A: Die meisten geothermischen Lagerstätten in den USA befinden sich in den westlichen Bundesstaaten, Alaska und Hawaii.
F: Wie tief liegen die heißen Trockengesteinsvorkommen unter der Erdoberfläche? A: Heiße, trockene Gesteinsvorkommen gibt es überall unter der Erdoberfläche in einer Tiefe von 3 bis 5 Meilen (5-8 km) und in bestimmten Gebieten in geringerer Tiefe.
