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Tiefe Aquifere
Überblick
Wenn genügend Grundwasser in
einer Tiefe von 1 bis 3 km vorhanden ist, kann es sich lohnen, die Wärme
daraus direkt zu nutzen. Falls die Temperatur 100° C erreicht oder überschreitet,
besteht sogar die Möglichkeit, Strom zu erzeugen!
Die Erfassung und Nutzung tiefer Aquifere zur direkten Wärmegewinnung
für städtische Fernwärmenetze begann in Europa in den 70er Jahren,
wobei in Frankreich der stärkste Aufschwung dieser Geotherminutzung zu
verzeichnen war. In den anderen die Schweiz umgebenden Ländern finden
sich zahlreiche Anlagen in Deutschland, sowie ein paar in Österreich und
Italien.
In Regionen mit normalem geothermischen Gradienten, etwa 30 °C/km, wie
es im Schweizer Mittelland der Fall ist, ist die Temperatur in den tiefen
Aquifere etwa 40 °C in 1km Tiefe bis zu etwa 70 °C in 2 km Tiefe.
Ist das Tiefenwasser nur leicht mineralisiert (weniger als 2 g/l) und
besteht die Möglichkeit, das nach dem Wärmeentzug abgekühlte Wasser in
einen Vorfluter – Fluss oder See – oder einen Kanal abzuleiten, dann
genügt eine einzige Förderbohrung, eine sogenannte Singlette. Sollte das
Tiefenwasser aber einen Mineralgehalt von über 2 g/l aufweisen, muss mit
Hilfe einer zweiten Bohrung das abgekühlte Wasser zurück in den
Untergrund verpresst werden (Dublette).
Gefördert durch eine Bohr-Risikogarantie des Bundes, wurden in den
Jahren 1987 bis 1998 12 geothermische Tiefbohrungen in der Schweiz
abgeteuft. Insgesamt gab es fünf Erfolge, einen Teilerfolg und sechs
Misserfolge im Sinne der Risikogarantie – das heisst
"trockene" Bohrungen oder zu geringe Wasserförderung. Eine
Bohrung von den sechs Misserfolgen konnte dennoch einer geothermischen
Nutzung zugeführt werden: die Bohrung in Weissbad (Appenzell) wurde als
"tiefe" Erdwärmesonde ausgebaut.
Bei den erfolgreich verlaufenen Tiefbohrungen steht die energetisch
sinnvolle Nutzung im Vordergrund. Bei der Thermalwasserversorgung für
Heilbäder sollte zum Beispiel nach dem "Kaskadenprinzip"
vorgegangen werden. Nach Verwendung für den eigentlichen Badebetrieb sind
(mit abnehmenden Temperaturen) auch die Kuranlagen selbst und, in einem
letzten Schritt, Treibhäuser zu beheizen, wie z.B. im aargauischen
Schinznach Bad.
Prinzipschema einer geothermischen Dubletten-Anlage
für die Nutzung eines tiefen Aquifer.
Funktionsweise einer Dubletten-Anlage
Über eine Förderbohrung wird warmes Thermalwasser mit Hilfe einer
Tauchpumpe an die Oberfläche gepumpt, wo ein Wärmetauscher und eine
nachgeschaltete Wärmepumpe zur Anhebung auf die gewünschte
Heiztemperatur eingesetzt werden. Der Heizkreislauf beliefert in Form
einer Fernwärmeleitung den Verbraucher. Das abgekühlte Wasser wird mit
einer Injektionsbohrung in den Aquifer zurückgeführt.