Was ist Geothermie?

Die Erde ist aus konzentrischen Schalen aufgebaut und unterteilt sich in einen Erdkern, einen Erdmantel und die Erdkruste. Der innerste Kern ist etwa 5.000 bis 7.000 Grad Celsius heiß. Ganz außen befindet sich die vergleichsweise dünne Erdkruste, wobei die kontinentale Kruste zwischen 30 bis 70 Kilometer dick ist.

In dieser Kruste ist von der Hitze des Erdkerns immer noch etwas zu spüren. Außerdem tragen radioaktive Zerfallsprozesse in der Erdkruste weitere Wärme bei. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur an, in Mitteleuropa etwa um 3 Grad Celsius pro 100 Metern Tiefe. Somit werden in einer Tiefe von 1.000 Metern etwa 40 Grad Celsius erwartet, in 2.000 Metern 70 Grad Celsius und in 3.000 Metern bereits 100 Grad Celsius.

Geothermie macht sich diese Erdwärme zunutze. Dabei unterscheiden wir zwischen oberflächennaher, mitteltiefer und tiefer Geothermie. Außerdem gibt es verschiedene Wege, über die man die Erdwärme nutzbar machen kann: aus dem Erdreich, aus Tiefenwasser, das in bestimmten Gesteinsschichten zirkuliert oder aus mit Wasser gefüllten Stollen, wie die von ehemaligen Bergwerken. Erdwärme ist unabhängig von Wetter oder Jahreszeit jederzeit verfügbar.

Je nach Nutzung unterschiedlich tiefer Erdschichten unterscheidet man zwischen tiefer, mitteltiefer und oberflächennaher Erdwärme:

Oberflächennahe Geothermie

Oberflächennahe Geothermie nutzt als Wärmequelle Erdschichten, die maximal 400 Meter tief liegen. Die Temperaturen betragen in diesen Tiefen bis zu 25° Celsius. Um damit Gebäude zu beheizen, muss die »geförderte« Temperatur häufig noch mit Hilfe einer sogenannten Wärmepumpe erhöht werden. Die Erdwärme wird mit Hilfe von Kollektoren, Sonden oder Brunnen gewonnen. Größere Objekte greifen auf ganze Sondenfelder zurück.

Vielleicht ist oberflächennahe Geothermie auch für Sie privat eine gute Alternative? Wir haben im Auftrag des Landesumweltamts LANUK eine Potentialkarte für oberflächennahen Erdwärme in NRW erstellt.

Dort können Sie überprüfen, ob sich Erdwärmesonden für Ihr Haus nutzen lassen. Die entsprechende Übersichtskarte finden Sie unter: energieatlas.nrw.de.

Übrigens: Erdwärme kann nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen genutzt werden. In 10 bis 20 Metern Tiefe beträgt die Temperatur konstant 8 bis 12 Grad Celsius. Das ist im Sommer deutlich kühler als die Umgebungsluft. Klimakälte kann man direkt aus dem Erdreich in die Gebäude leiten.

Mehr Informationen zur oberflächennahen Geothermie finden Sie etwa beim Bundesverband Geothermie: Oberflächennahe Geothermie oder beim Landesamt für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen (LANUK).

Mitteltiefe Geothermie

Mitteltiefe Geothermie versorgt ganze Quartiere und Großobjekte, wie Gewerbe- und Industriebetriebe, mit Wärme aus 400 bis 1.500 Metern Tiefe. (Übrigens: Einige wissenschaftliche Quellen setzen die Grenze für mitteltiefe Geothermie auch bei 1.000 bzw. 2.000 Metern Tiefe an.) Die Temperaturen erreichen in diesen Tiefen bis zu 60° Celsius. Je nach Untergrundtemperatur und Wärmebedarf wird die Temperatur – wie bei oberflächennahen Systemen – über eine Wärmepumpe erhöht oder es ist eine direkte Nutzung der Erdwärme möglich. 

Auch zur Speicherung von Wärme und Kälte kann das Erdreich dienen: Im Sommer kann überschüssige Wärme im Erdreich gespeichert werden, um im Winter als Heizenergie zur Verfügung zu stehen. Im Sommer dient die Kälte aus dem Winter zur Gebäudekühlung.

Im Rahmen des Reallabors Geothermie Rheinland untersuchen wir auch diese Erdschichten auf ihre Eignung für Erdwärme. Die Ergebnisse sind dann vor allem für Gewerbe- und Industriebetriebe im Rheinischen Revier interessant. Aber auch öffentliche Einrichtungen, wie etwa Schwimmbäder, könnten künftig ihren Wärmebedarf durch Mitteltiefe Erdwärme decken.

In der Mitteltiefen Geothermie sind sowohl geschlossene Systeme (mitteltiefe Erdwärmesonden) als auch offenen Systeme (Dubletten) einsetzbar. 

Mehr Informationen zur mitteltiefen Geothermie finden Sie etwa beim Bundesverband Geothermie: Mitteltiefe Geothermie.