Erdwärme

Erdwärme ist die in der Erdkruste gespeicherte thermische Energie. Sie ist eine der regenerativen Energiequellen der Erde, da der Erdkern mit seinen hohen Temperaturen kontinuierlich und nachhaltig Erdwärme produziert, die zur Energiegewinnung genutzt werden kann.

Rein rechnerisch könnte mit der Erdwärme, die in den oberen 3000 m der Erdkruste gespeichert ist, der weltweite Energiebedarf für über 100.000 Jahre gesichert werden. Da die Forschung und die Entwicklung in diesem Bereich immer weiter voranschreiten, wird dieses theoretische Potenzial im Laufe der nächsten Jahre und Jahrzehnte auch sehr viel effektiver genutzt werden können.

Wie wird Erdwärme genutzt?

Erdwärme wird vornehmlich zur Stromerzeugung und zum Heizen genutzt. Als Heizenergie kann die Erdwärme über eine Wärmepumpe direkt genutzt werden. Dazu wird Wasser in einem Kreislauf in die ca. 11 °C warmen Erdschichten geleitet. Das hierfür unterirdisch genutzte U-förmige Kunststoffrohr wird als Erdwärmesonde bezeichnet. Durch Kompression in der Wärmepumpe wird das Wasser auf 25 °C erwärmt und kann zur Beheizung genutzt werden.

Zur Stromgewinnung hingegen muss die Erdwärme zuerst umgewandelt werden. In Geothermie-Kraftwerken wird zu diesem Zweck Wasser durch ein Bohrloch unter die Erde geleitet, wo es durch die Erdwärme erhitzt wird. Über einem weiteren Bohrloch ist eine Turbine installiert, die durch den aufsteigenden Dampf betrieben wird und so den elektrischen Strom erzeugt.

Aber auch zur Kühlung kann die thermische Energie eingesetzt werden. Hier wird die sogenannte natürliche Kühlung angewandt, bei der Wasser direkt zur Gebäudekühlung genutzt wird. Das funktioniert durch eine Umkehrung des Prinzips der Wärmeheizung: Dafür wird das Wasser im Pumpsystem durch den im Vergleich zur Außentemperatur kälteren Erdboden geführt und wieder in den Hauskreislauf geleitet. Auf diesem Weg wird dem Wohnraum über die Fußbodenheizung Wärme entzogen.

Wie kann man Erdwärme speichern?

Um Erdwärme effizient zu speichern, ist ein geeignetes Medium notwendig, das in der Lage ist, Wärmeenergie über größere Zeitspannen zu erhalten. Dies kann auf drei Wegen geschehen: Erstens kann die Speicherung in einem sensiblen Energieträger erfolgen. Dafür wird meist Wasser genutzt, dessen Temperatur sich langsam der Erdwärme angleicht. Zweitens kann man die thermische Energie in einem latenten Wärmeträger speichern. Hierbei wird der Aggregatzustand eines geeigneten Mediums verändert, meist von fest zu flüssig. Die Temperatur des Mediums hingegen verändert sich dabei nicht. Beispiele für diese sogenannten Phasenwechselmaterialien sind verschiedene Paraffine und Salze – wie Natriumacetat-Trihydrat, das auch in Taschenwärmern verwendet wird. Die dritte Möglichkeit der Speicherung erfolgt mithilfe eines chemischen Wärmeträgers. Hierbei werden Energieträger wie Gas, Öl oder Kohle durch Verbrennung in ihrer physischen Form verändert.