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GEOTHERMISCHES POTENZIAL UND HEUTIGE NUTZUNGSMÖGLICHKEITEN
Im Erdkern liegen Temperaturen von bis zu 7'000°C vor (Abb. 1). Die Wärme wird grösstenteils durch natürliche radioaktive Zerfallsprozesse erzeugt und mittels Materialbewegung, Wärmeleitung und Strahlung an die Oberfläche transportiert (Abb. 2). An der Oberfläche befindet sich die aus verschiedenen Platten zusammengesetzte Erdkruste, welche unter den Kontinenten bis zu 60 km und unter den Ozeanen 10 km dick ist. Durch die Materialbewegungen werden die Platten gegeneinander und untereinander verschoben. Dies erzeugt die uns bekannten Erdbeben.
Wie wird dieses Wärmepotenzial heute genutzt? Das heute am weitesten verbreitete System ist die indirekte Wärmenutzung mittels Wärmepumpen. Hierfür wird das Grundwasser (10 bis 12°C) angezapft oder Erdwärmesonden bis in Tiefen von 350 bis 400 m (20°C) realisiert.
HYDROTHERMALE SYSTEME (HS)
Die direkte Nutzung zu Heizzwecken wird heute mit Tiefbohrungen bis 3'000 m realisiert (85 bis 100°C). Hierbei wird im Untergrund vorliegendes, heisses Grundwasser über einen Wärmetauscher direkt dem Heizsystem zugeführt.
Für die Wärmenutzung zur Stromproduktion braucht es heute minimale Temperaturen von 95 - 100°C und Bohrtiefen von 3'000 bis 4'000 m. Zur effizienten Stromproduktion werden jedoch Temperaturen von mehr als 120°C und Bohrtiefen bis 5'000 m benötigt. Bei den hydrothermalen Systemen liegt immer Heisswasser im Untergrund vor.
STIMULIERTE GEOTHERMISCHE SYSTEME (SGS)
Dort wo im Untergrund infolge fehlender oder unzureichender Klüftung kein heisses Grundwasser vorkommt, müssen die vorliegenden Gebirgsstrukturen stimuliert werden, d.h. der unterirdische Wärmetauscher muss mittels Massnahmen wie Säuerung, Erweitern bestehender Kluftsysteme verbessert werden (Stimulierte Geothermische Systeme).
WAS FÜR EIN GEOTHERMISCHES POTENZIAL LIEGT WELTWEIT VOR?
Zurzeit (Stand 2010) liegt die weltweit installierte geothermische Leistung bei 10'700 MW. Die geschätzte weltweite Kapazität im Jahr 2028 liegt bei 150'000 MW (Finanz & Wirtschaft, 20.5.09, Abb. 3).
In den USA wird mit rund 3'100 MWe geothermaler Leistung am meisten geothermische Wärme verstromt. Aber auch in Afrika, speziell in Kenia wird auf Geothermie gesetzt. Hier werden im Rift Valley, einem grossen geologischen Grabensystem, rund 170 MWe Strom im geothermischen Kraftwerk Olkaria erzeugt. Die hier vorliegenden tektonischen Strukturen sind den unseren im Bereich Rhein-, Rohnegraben sehr ähnlich. In beiden Regionen kommen grosse Grabenbrüche vor, in welchen der Wärmefluss aus dem Untergrund erhöht ist. Während die hydrothermalen Systeme im älteren Rheingraben (Deutschland) in rund 2'500 m Tiefe Temperaturen von 120°C bis 160°C aufweisen, liegen jene im Rift Valley in Kenia auf 3'000 m Tiefe bei 300 bis 350°C, also eine Spur höher und somit für die Stromerzeugung geeigneter. Doch auch bei uns wurden in der Bohrung Basel in einer Tiefe von 5'000 m Temperaturen von 200°C erbohrt und der speziell in der Region Brugg anhand von Bohrungen festgestellte hohe Wärmefluss lässt für den Kanton Aargau einiges in dieser Richtung erhoffen.