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AGUS Markgräflerland e.V.
 
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-> S. a. unsere Seiten "GEOthermie" sowie
"KLIMAPLAN > Nutzung Geothermie"!

Wie kann man Geothermie nutzen?

Es gibt grundsätzlich 2 verschiedene Arten, Geo-Wärme zu nutzen:
  • Oberflächennahe Geothermie
    Die Nutzung der oberflächennahe Geothermie ist in der Regel unproblematisch und kann weit verbreitet eingesetzt werden. Sie eignet sich in erster Linie für Einzel- und Reihenhäuser. Für Mehrfamilienhäuser müssten eine Reihe von Brunnen vorhanden sein.
    Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Strombedarf für die notwendige technischen Installationen mit diversen Pumpen. Problematisch wird es, wenn der Grundwasserspiegel sehr tief liegt oder durch hohe Nutzung gesenkt ist. Unmöglich ist diese Form der Heizung bei felsigem Untergrund.  
  • Tiefe Geothermie zur Bereitstellung von Wärme und zur Stromgewinnung.  

Oberflächennahe Geothermie für Wohnraumbeheizung

Die oberflächennahe Nutzung (typisch 10-200 m unter der Erdoberfläche) - in Kombination mit einer Wärmepumpe - ermöglicht es, die Wärmekapazität des Grundwassers für eine Niedrigtemperaturheizung (Fußbodenheizung) zu nutzen. Die durchschnittliche Temperatur des Grundwassers in 100 m Tiefe beträgt in Deutschland konstant (also unabhängig von der Jahreszeit) ca. 12C. Mit weiterer Tiefe nimmt die Temperatur um ca. 3C pro 100 m zu, so dass bei bei 400 m Tiefe ca 25C erreicht werden. Mit Hilfe einer Wärmepumpe ist es mit wenig technischem Aufwand möglich, die Restwärme dem Boden zu entziehen. Dazu wird entweder das Grundwasser direkt hochgepumpt und nach dem Wärmeentzug das abgekühlte Wasser wieder in das Erdreich zurückgeführt (Brunnensystem) oder aber es wird ein geschlossener Wärmeträgerkreislauf in einem Bohrloch so installiert, dass sich in der Tiefe das Wärmeträgermittel die Temperatur des Grundwassers annimmt (Wärmesonden-System). Der Vorteil des Sondensystems liegt darin, dass der Eintrag von Schadstoffen in das Grundwasser durch den geschlossenen Kreislauf sicher vermieden wird. Der Nachteil ist die etwas geringere Effizienz gegenüber der direkten Entnahme des Grubndwassers, weshalb oftmals mehrere Bohrungen nebeneinander (Bohrfeld) notwenig werden.
Die in der Wärmepumpe gewonnene erhöhte Wärme kann dann dazu verwendet werden, um einen normalen Heizkreislauf auf ca. 30C zu erhitzen. So können Wohnungen beheizt werden.
Die bodennahe Geothermienutzung ist in der Regel unproblematisch und kann weit verbreitet eingesetzt werden. Sie eignet sich in erster Linie für Einzel- und Reihenhäuser. Für Mehrfamilienhäuser müssten eine Reihe von Brunnen
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Strombedarf für die notwendige technischen Installationen mit diversen Pumpen. Problematisch wird es, wenn der Grundwasserspiegel sehr tief liegt oder durch hohe Nutzung (zum Beispiel für die Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen) gesenkt ist. Nahezu unmöglich ist diese Form der Heizung bei felsigem Untergrund. Und ein anderes Problem kann isnbesondere dann auftreten, wenn es wasserundurchlässige Schichten im Untergrund gibt. Diese Schichten haben sich nämlich in der Regel vor längerer Zeit ausgebildet und führten damit zu einem "Schutz" des darunter liegenden Bodens vor den Einflüssen von Wasser. Bohrungen können diese Sperrwirkung der wasserundurchlässigen Schichten verletzen. In der Folge kann es zu chemischen Reaktionen des Wassers mit dem darunter liegenden Erdmaterials kommen. Die Geländehebungen von Staufen wurden durch das Aufquellen von Anhydrid verursacht.

Tiefe Geothermie für Heizung (Wohnraum und auch für die Industrie) und für die Stromgewinnung

Bei der tiefen Geothermie ist es möglich, die Wärme des Erdkernes direkt zu nutzen. Wie auch aus Bergwerken bekannt, nimmt die Temperatur des Erdreichs ab einer Tiefe von ca. 100 m (ab Oberfläche gerechnet) zu. Die Temperaturzunahme mit steigender Tiefe beträgt in Deutschland ca. 3 Grad pro 100 Meter Tiefe. Es gibt aber Regionen, die einen höheren Temperaturzuwachs aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass in diesem Regionen der Erdmantel vergleichsweise dünn ist. Extrem ausgeprägt ist dies in einigen Bereichen Islands, weshalb dort die Nutzung der Geothermie in großem Maßstab durchgeführt wird. Aber auch im Rheintal (und anschließende Bereiche im Schwarzwald und in den Vogesen gibt es eine erhöhte Temperatursteigerung, nämlich ca. 1 Grad pro xx Meter Tiefe.
Die Tiefen-Geothermie ist wegen des sehr hohen Investitionsaufwands für die notwendigen tiefgehenden Bohrungen und der notwendigen geologischen Abklärungen im Vorfeld ausschließlich großtechnisch mit Industrieanlagen realisierbar.
Je nach Beschaffenheit des Untergrundes unterscheidet man:

Tiefe Geothermie

  • Hydrothermale Geothermie, der Nutzung tiefliegender Grundwasservorkommen (Brunnensystem). Voraussetzung hierfür ist das Vorkommen von vergleichsweise lockerem Bodenmaterial in großen Tiefe. Also Erdreich durchsetzt mit Steinen und Geröll, durch welches das Regenwasser hindurchsickern kann in großer Mächtigkeit  
  • Petrothermale Geothermie, die Nutzung der Erdwärme in felsigem Untergrund.  

Bei der tiefen Geothermienutzung wird das Bohrloch so tief gebohrt, bis man eine Umgebungstemperatur von mindestens 140-160C erreicht. Nur bei dieser Temperatur lohnt sich die Anlage auch ökonomisch. Im Bereich des Rheintals (inklusive Schwarzwald) wird diese Temperaturschwelle bei einer Tiefe von ca. 3000 m unter Normalnull erreicht.

Wo ist eine hydrothermale Geothermie im Markgräflerland möglich? Wo nicht?

Voraussetzung ist eine Grundwassertemperatur von 140C, was in einer Tiefe von ca. 3000 m erreicht wird. Selbstverständlich ist das nicht. In vielen Fällen stößt man in dieser Tiefe bereits auf das Grundgestein. Tatsächlich haben wir großes Glück und es gibt im Markgräflerland einen Bereich, wo das Grundgestein tiefer als 3000 m liegt. Dieser Bereich wird begrenzt durch den Rhein im Westen und der Linie Hausen - Heitersheim Bahnhof - Müllheim Bahnhof im Osten. Der nördliche Bereich beginnt bei xxx und im Süden bei xxx .