Geothermie erklärt: Wie Geothermie funktioniert

Tief unter der Erdoberfläche liegen riesige Reservoirs aus geschmolzenem Gestein, heißem Wasser und Hochdruckgas. Wissenschaftler und Ingenieure haben diese Vorräte als geothermische Energiequelle erschlossen.

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• Was ist Geothermie?
• Wie funktioniert Geothermie?
• 4 Vorteile der Geothermie
• 2 Nachteile der Geothermie
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Was ist Geothermie?

Geothermie ist eine erneuerbare Energiequelle, die die Wärmeenergie unter der Erdoberfläche erschließt. Die heißen Quellen Islands und die Geysire des Yellowstone-Nationalparks sind Beispiele für geothermische Reservoirs, die die Erdkruste durchbrochen haben. Seit Jahrtausenden nutzt der Mensch geothermische Ressourcen.

Da Regierungsgremien wie das US-Energieministerium nach erneuerbaren Energiequellen suchen, schaffen sie Anreize für Versorgungsunternehmen, Unternehmen und Einzelpersonen, die Wärme der Erde zu nutzen, um industrielle Prozesse anzutreiben und Strom zu erzeugen. Dies hat zu einem jüngsten Anstieg der Geothermie-Technologien geführt.

Wie funktioniert Geothermie?

Geothermie kann in geothermischen Kraftwerken Strom erzeugen. Über Erdwärmepumpen können Sie ihn auch direkt als Wärmequelle zu Hause nutzen.

• Geothermische Stromerzeugung : Die meisten Kraftwerke erzeugen Strom, indem sie Wasser kochen, um Dampf zu erzeugen. Der Dampf dreht dann massive Turbinen, die elektrischen Strom erzeugen. Auch Geothermiekraftwerke nutzen diese Methode, nur statt Dampf aus fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdgas zu erzeugen, nutzen sie natürlich erhitztes Wasser aus unterirdischen Lagerstätten. Es gibt Variationen bei der geothermischen Stromerzeugung (einschließlich der Trockendampfmethode, der Flash-Methode und des binären Kreislaufsystems), doch alle nutzen die natürlich hohen Temperaturen der geothermischen Flüssigkeit.
• Geothermische Heizsysteme : Geothermische Heizsysteme verwenden geothermisches Wasser, um Heizkörper in Wohnungen, Büros und Fabriken zu heizen. An manchen Orten, darunter in weiten Teilen Islands, kommt sogar geothermisches Wasser aus heißen Quellen für den Hausgebrauch aus dem Wasserhahn. Geothermische Systeme können auch als Kühlsysteme fungieren, indem geothermische Wärmepumpen verwendet werden, um Wärme aus einem Gebäude in das Erdreich zu transportieren. Das System ersetzt dann diese heiße Luft durch Luft mit niedriger Temperatur unter der Erdoberfläche.

4 Vorteile der Geothermie

Geothermie ist aus verschiedenen Gründen sinnvoll.

1. Es ist potenziell weltweit verfügbar . Mit erheblichen Investitionen kann Geothermie fast überall auf der Erde erschlossen werden. Obwohl die Erdwärmequelle der Erdkern und die Bewegung der tektonischen Platten ist, befinden sich alle nutzbaren geothermischen Reservoirs in der Erdkruste – manchmal nur wenige Meter unter der Oberfläche.
2. Es bietet konstante Grundlastleistung . Einmal angezapft, liefert eine geothermische Quelle kontinuierliche Energie und benötigt keine Batterien, um effizient zu arbeiten, wie dies bei anderen erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind der Fall ist.
3. Es verursacht weniger Treibhausgasemissionen als fossile Brennstoffe . Die Erschließung unterirdischer Wärmequellen beinhaltet die Freisetzung von Treibhausgasen wie Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2), erreicht jedoch nicht das Niveau der Treibhausgasemissionen, das bei der Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas entsteht.
4. Es kann die vorhandene Infrastruktur für fossile Brennstoffe nutzen . Da sich Industrien und Versorgungsunternehmen von fossile Brennstoffe , können diese Quellen die Einführung von Geothermie in denselben Regionen erleichtern. Ölquellen und Gasquellen haben bereits die erforderlichen Bohrungen zur Erschließung der Erdwärme abgeschlossen, was viele Ingenieure dazu veranlasst hat, die Verwendung derselben Quellen für fossile Brennstoffe und Geothermie vorzuschlagen.

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2 Nachteile der Geothermie

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Trotz einiger klarer Vorteile gegenüber fossilen Brennstoffen haben Geothermiesysteme noch keinen nennenswerten Marktanteil erobert. Dafür gibt es zwei Hauptgründe.

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1. Die Gründungskosten sind hoch . Geothermische Stromerzeugung und geothermische Heizung können kostengünstig sein, sobald die Infrastruktur vorhanden ist. Der Aufbau dieser Infrastruktur ist jedoch teuer. Um geothermische Reservoirs zu erreichen, müssen die Besatzungen dichtes Grundgestein durchbrechen. Das Bohren ist arbeitsintensiv und laut. Einige Gemeinden und Wohnungseigentümergemeinschaften erlauben dies nicht.
2. Vielerorts ist neue Technik gefragt . Damit geothermische Systeme Energieeffizienz bieten, muss ein natürlicher Flüssigkeitsstrom von einem geothermischen Feld in die darüber liegende Luft erfolgen. Nur etwa 10 Prozent der Landfläche der Erde sind für diesen Flüssigkeitsstrom förderlich. Eine neue Technologie namens Enhanced Geothermal Systems (EGS) kann dieses Problem umgehen, indem heißes Gestein tief unter der Erdoberfläche aufgebrochen wird. Diese Gesteine ​​werden mit Wasser injiziert, das zu Dampf wird, der zur Energienutzung an die Oberfläche steigt. Über Injektionsbrunnen wird gebrauchtes Wasser mit niedriger Temperatur wieder in die Erde zurückgeführt. Während solche Tiefenbohrungen Kohlendioxid- und Methanemissionen erzeugen können, können Geothermieprojekte dies schließlich umgehen, indem sie ihre geothermische Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren lassen.

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