Ziel der vorliegenden Seminararbeit ist es, die Potenziale der Energiegewinnung durch Geothermie aufzuzeigen. Dabei wird konkret auf die geothermische Energieerzeugung in Deutschland und speziell in München und Umgebung eingegangen.
Die Seminararbeit gliedert sich in fünf Kapitel. Im Anschluss an das Kapitel 1 werden im zweiten Kapitel Ursprung und Nutzen von Geothermie aufgezeigt. Gegenstand des dritten Kapitels sind die Methoden der geothermischen Energiegewinnung. Hierbei wird eine Differenzierung nach oberflächennaher und tiefer Geothermie vorgenommen. Im vierten Kapitel ist auf die praktische Umsetzung geothermischer Energiegewinnung einzugehen. Zunächst wird die geothermische Energiegewinnung in Deutschland und besonders in München und Umgebung aufgezeigt. Danach sind die Chancen und Risiken der Geothermie im Hinblick auf das zukünftige Nutzungspotenzial darzustellen. Im fünften Kapitel werden in einer Schlussbetrachtung die gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst und ein Fazit gezogen, sowie ein Ausblick auf die Zukunftsaussichten der Geothermie gegeben.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Ursprung und Nutzen von Geothermie
2.1 Ursprung geothermischer Energie
2.2 Nutzen von geothermischer Energie
3. Methoden geothermischer Energiegewinnung
3.1 Geothermische Energiegewinnungsmethoden im Überblick
3.2 Oberflächennahe Geothermie
3.2.1 Grundwasser-Wärmepumpen
3.2.2 Erdwärmekollektoren
3.2.3 Oberflächennahe Erdwärmesonden und Energiepfähle
3.3 Tiefe Geothermie
3.3.1 Hydrothermale Systeme
3.3.2 Petrothermale Systeme
3.3.3 Tiefe Erdwärmesonden
4. Praktische Umsetzung geothermischer Energiegewinnung
4.1 Geothermie in der Praxis
4.1.1 Geothermische Energiegewinnung in Deutschland
4.1.2 Geothermische Energiegewinnung in München und Umgebung
4.2 Chancen und Risiken der Geothermie
4.2.1 Chancen geothermischer Energiegewinnung
4.2.2 Risiken geothermischer Energiegewinnung
5. Schlussbetrachtung
5.1 Fazit
5.2 Ausblick
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial der geothermischen Energiegewinnung in Deutschland mit einem besonderen Fokus auf die Region München, um Möglichkeiten zur nachhaltigen Deckung des Energiebedarfs aufzuzeigen.
- Physikalische und technologische Grundlagen der Geothermie
- Differenzierung zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie
- Analyse der praktischen Umsetzung und bestehender Anlagen
- Bewertung von Chancen und Risiken der geothermischen Energiegewinnung
- Zukunftsperspektiven für die Wärme- und Stromerzeugung durch Geothermie
Auszug aus dem Buch
3.3.2 Petrothermale Systeme
Bei petrothermalen Systemen, auch Enhanced Geothermal Systems (verbesserte geothermische Systeme) oder Hot-Dry-Rock (HDR) oder Hot-Fractured Rock (HFR) genannt30, wird Wärmeenergie aus dem tiefer gelegenen Untergrund gewonnen. Dies gilt unabhängig davon, ob die untergründigen Schichten Wasser führen oder nicht. Gegenüber hydrothermalen Systemen gibt es in diesen Erdtiefen kaum oder keine Vorkommen an thermalem Wasser. Deshalb erfolgt hauptsächlich die Nutzung von Wärmeenergie, die im heißen, wenig durchlässigen Gestein, gespeichert ist. Erforderlich sind mindestens zwei Bohrungen31, die Erdtiefen von 4000 m bis 6000 m aufweisen. Durch eine Injektionsbohrung wird mittels einer Injektionspumpe Wasser von der Erdoberfläche in den tieferen Untergrund unter hohem Druck eingepresst (vgl. Abbildung 8). Dadurch kommt es zur Weitung von Rissen, die im Gestein vorhanden sind, sowie zur Ausbildung neuer Risse. So wird künstlich ein stimuliertes Kluftsystem geschaffen. Mittels sogenannter Horchbohrungen wird die Ausweitung des künstlich stimulierten Kluftsystems überwacht. Dies geschieht durch Registrierung der räumlichen Lage von kleinsten Erschütterungen, die sich im Kluftsystem öffnen. Das eingepresste Wasser nimmt, aus tiefergelegenem Untergrund, die Wärmeenergie auf. Dort erhitzt es sich auf 90° C bis 150° C und wird über eine oder mehrere Förderbohrungen, die den Wasserkreislauf schließen, an die Erdoberfläche transportiert. Hier kann die gewonnene Wärmeenergie unter Einschaltung von Wärmetauschern sowohl zur Wärmenutzung (z.B. für die Nah- und Fernwärmeversorgung) als auch zur Stromgewinnung durch Einsatz einer zwischengeschalteten Turbine (z.B. durch Anwendung des Kalina oder Organic Rankine Cycle-Verfahrens) eingesetzt werden.32
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die globale Bedeutung von Geothermie als grundlastfähige erneuerbare Energiequelle und verdeutlicht den noch ausstehenden Durchbruch dieser Technologie in Deutschland.
2. Ursprung und Nutzen von Geothermie: Dieses Kapitel erklärt die physikalischen Grundlagen der Erdwärme sowie die verschiedenen Möglichkeiten der direkten Wärmenutzung und der Stromerzeugung.
3. Methoden geothermischer Energiegewinnung: Es werden die technischen Verfahren der oberflächennahen und tiefen Geothermie detailliert beschrieben, einschließlich spezifischer Systeme wie Wärmepumpen, Erdwärmesonden und hydrothermaler Anlagen.
4. Praktische Umsetzung geothermischer Energiegewinnung: Das Kapitel analysiert den Status quo in Deutschland und München und diskutiert die mit der Erschließung verbundenen Chancen und Risiken.
5. Schlussbetrachtung: Hier werden die Ergebnisse zusammengefasst und ein Ausblick auf das zukünftige Ausbaupotenzial sowie die notwendigen technologischen und ökologischen Rahmenbedingungen gegeben.
Schlüsselwörter
Geothermie, Erdwärme, Energiegewinnung, Deutschland, München, Wärmepumpen, Tiefengeothermie, Hydrothermale Systeme, Petrothermale Systeme, Nachhaltigkeit, Grundlast, Klimaschutz, Erdwärmesonden, Fernwärme, Energiewende.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit den Potenzialen und Methoden der geothermischen Energiegewinnung in Deutschland, wobei ein besonderer Fokus auf die praktische Anwendung und die geologischen Bedingungen in der Region München gelegt wird.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die technischen Verfahren zur Nutzbarmachung von Erdwärme, die Unterscheidung zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie sowie die Analyse der Chancen und Risiken im Kontext der Klimaschutzziele.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist es, das Potenzial von Geothermie als grundlastfähige Energiequelle aufzuzeigen und zu untersuchen, wie diese zur Wärme- und Stromversorgung in Deutschland beitragen kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturrecherche und -analyse zu geothermischen Verfahren sowie auf einem Interview mit einem Experten aus dem Bereich Planung und Umsetzung der Strom- und Wärmeerzeugung.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung technischer Gewinnungsmethoden (oberflächennah vs. tief) und die Untersuchung der praktischen Implementierung in Deutschland und speziell im Raum München.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Geothermie, Erdwärme, Nachhaltigkeit, Grundlastfähigkeit, tiefe und oberflächennahe Geothermie sowie regionale Fallbeispiele (München/Poing) geprägt.
Wie unterscheidet sich die oberflächennahe von der tiefen Geothermie?
Die oberflächennahe Geothermie nutzt Erdwärme bis zu einer Tiefe von ca. 400 Metern, oft mit Wärmepumpen für Heiz- und Kühlzwecke, während die tiefe Geothermie in Tiefen ab 400 bis über 5000 Metern operiert und höhere Temperaturen zur Wärme- und Stromerzeugung nutzt.
Welche spezifische Rolle spielt der Standort München?
München gilt als Hotspot für tiefe Geothermie in Deutschland, da dort durch den sogenannten Malmkarst ideale geologische Bedingungen vorliegen, die eine großflächige Fernwärmeversorgung ermöglichen.
Welche Risiken sind mit der Geothermie verbunden?
Zu den genannten Risiken zählen insbesondere beim Bau tiefer Anlagen geologische Faktoren wie das Fündigkeitsrisiko, die Gefahr induzierter Seismizität sowie Bohr- und Betriebsrisiken.
Wie nachhaltig ist die Nutzung der Geothermie laut der Arbeit?
Geothermie wird als äußerst nachhaltig eingestuft, da sie als unerschöpfliche und grundlastfähige Energiequelle einen wesentlichen Beitrag zur Treibhausgasreduktion und zum Erreichen der deutschen Klimaziele leisten kann.
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- Fabian Schreiner (Author), 2021, Geothermie in Deutschland. Die Potenziale der Energiegewinnung durch oberflächennahe und tiefe Geothermie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1009385
