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Als Geothermie bezeichnet man die Nutzung des Wärmeinhaltes im Erdinneren, die sogenannte Erdwärme. Diese Wärme wird ständig durch den Zerfall von natürlich radioaktiven Isotopen im Gestein der Erdkruste sowie dem Wärmeaustausch im tieferen Erdinneren produziert. Folglich bietet die Erdwärme eine fast unerschöpfliche Energiequelle, die einheimisch, umweltfreundlich und allzeit verfügbar ist. Unter den erneuerbaren Energiequellen ist Geothermie eine von Klima, Sonne, Wind unabhängige Ressource. Die geothermale Energie generiert Strom und kann direkt als Wärme genutzt werden.
Arten von Erdwärmenutzung
Oberflächennahe Geothermie
Die Oberflächengeothermie nutzt den Themperaturunterschied zwischen Luft und den oberflächennahen Schichten des Untergrundes und dient vorwiegend der direkten Nutzung der Erdwärme. Meist werden dafür Wärmepumpen eingesetzt, um Gebäude heizen zu können, im Sommer kann das System umgekehrt zum Kühlen verwendet werden. Wir klären die Machbarkeit von Erdsondenbohrungen aufgrund der hydrogeologischen Verhältnisse ab und führen die vom Amt für Wasser und Abfall (AWA) des Kantons Bern verlangten geologischen Begleitungen von Erdsondenbohrungen durch.
Tiefengeothermie
Es werden hauptsächlich drei Arten der tiefen Geothermie-Nutzung unterschieden:
Hydrothermale Systeme:
Bei hydrothermalen Systemen werden in grosser Tiefe zirkulierende Thermalwässer angebohrt und über Brunnen gefördert. Wichtig sind genaue Kenntnisse über den Grundwasserleiter (Form, Abmessungen) und die Wassertemperatur, damit die mögliche Förderrate und Energiegewinnung abgeschätzt werden kann.
Stimulierte, geothermische Systeme:
Mit hydraulischen Stimulationsmaßnahmen werden im trockenen Untergrund Risse und Klüfte erzeugt, in welchen künstlich eingebrachtes Wasser zwischen zwei tiefen Brunnen zirkuliert. Mit einer Förder- und Verpressbohrung wird ein geschlossener Wasserkreislauf erzeugt, in dem sich zugeführtes Wasser im heissen Umgebungsgestein erhitzt. Zur Erstellung eines solchen Kreislaufs wird zu Beginn häufig Wasser unter hohem Druck (hydraulische Stimulation) in das Gestein gepresst, so dass neue oder bestehende Fliesswege aufgebrochen bzw. aufgeweitet werden damit sich die Durchgängigkeit und Wärmeübertragungsfläche erhöht. Beim Betrieb einer solchen Anlage wird Wasser durch eine Injektions-/Verpressbohrung in das Kluftsystem eingepresst, erhitzt sich dort und wird mit erhöhter Temperatur anschliessend in einer zweiten Bohrung der sog. Förderbohrung wieder an die Oberfläche gepumpt.
Tiefe Erdwärmesonden:
Die tiefe Erdwärmesonde ist ein geschlossenes System zur Erdwärmegewinnung in grösserer Tiefe, deren Funktionsweise einer oberflächennahen EWS entspricht. In der Regel fliesst ein kaltes Wärmeträgermedium in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb einer Bohrung (meist U-Rohr oder Koaxialsonde) nach unten, erhitzt sich im warmen Gestein und gelangt mit erhöhter Temperatur wieder an die Oberfläche, wo es zum Wärmetausch verwendet wird. Gegenüber einem offenen System besteht der Vorteil, dass kein Kontakt zum Grundwasser entsteht, keine Stimulation des Untergrundgesteins nötig und die Ausführung an fast jedem Standort möglich ist. Die Wärmeentzugsleistung ist aber zu vergleichbaren offenen Systemen aufgrund der kleinen Wärmeübertragungsfläche (nur Mantelfläche der Bohrung) wesentlich kleiner.
Vorteile der Geothermie
- Liefert beständig und unabhängig von Wind, Wetter, Jahreszeit Energie
- Nachhaltige, erneuerbare und emissionsfreie Energiequelle
- Langfristige Energieperspektiven
- Wirtschaftliche Energiegewinnung
- kleiner Platzbedarf an der Oberfläche (unauffällig)
- Produktion am Ort des Bedarfs (kurzer Transportweg, einheimisch)
- Einsatz für Heiz- und Kühlsysteme