Häufig gestellte Fragen zur Geothermie
Prinzipiell werden zwei verschiedene Arten der Erdwärme genutzt. Es wird angenommen, dass tief im Erdinneren Temperaturen bis zu 10.000 °C herrschen. Jedoch sind auch die Temperaturverhältnisse im Jahresdurchschnitt bereits wenige Meter unter der Erdoberfläche weitgehend stabil.
Der erste Umstand ist einerseits das Erbe aus der Zeit der Entstehung der Erde. Andererseits wird angenommen, dass die Wärme aus dem Zerfall langlebiger radioaktiver Elemente einen Beitrag zu den hohen Temperaturen im Erdinneren leistet. In den technisch zugänglichen Schichten der Erdkruste (zur Zeit etwa die obersten 10 % der etwa 140 km dicken Erdkruste) kann man einen Temperaturanstieg um etwa 3 °C pro 100 m beobachten. Es gibt aber auch Stellen an denen Magma nahe an die Erdoberfläche kommt und zu einer deutlich größeren Erwärmung von oberflächennahen Gesteinsschichten und Wässern führt. Je nachdem ob nun heißes Wasser oder Dampf (mit Temperaturen bis zu 300 °C) vorhanden ist kann das heiße Wasser zu Heizzwecken und für Prozesswärmegewinnung herangezogen werden oder der Dampf zur Stromerzeugung in einer Turbine genutzt werden. Ist am Ort der thermischen Anomalie natürlich kein Wasser vorhanden, so ist es möglich, solches künstlich in die heißen Gesteinsschichten einzubringen und wie beim natürlichen Vorkommen zu nutzen. Die Wiedereinbringung des verwendeten Wassers in den Boden kann auf Grund des teilweise hohen Mineralstoffgehalts notwendig sein.
Die nahezu konstante Temperaturen in den obersten Bodenschichten eigenen sich für die Wärmegewinnung mittels einer Wärmepumpe. Wärmepumpen stellen eine Möglichkeit dar auch diesen normalerweise geringen Temperaturanstieg in den obersten Teilen der Erdkruste zu nutzen. Diese Geräte, sind thermodynamische Maschinen, die unter Einsatz von Energie, entsprechend dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Wärme von einem Ort niederer Temperatur zu einem Ort höherer Temperatur transportieren. Dabei kommt es zur weiteren Abkühlung des kälteren Bereichs und zur weiteren Erhöhung der Temperatur am Ort der höheren Temperatur. Vom Prinzip her handelt es sich bei einer Wärmepumpe um einen Kühlschrank, bei welchen man nicht den gekühlten inneren Teil verwendet, sondern die Lamellen zur Wärmeabfuhr an der Rückseite zum Heizen. Wärmepumpen sind technisch ausgereifte Maschinen, deren naturwissenschaftliche Grundlagen bereits 1824 von S. Carnot formuliert wurden. Bei entsprechender Konstruktion kann ein und dasselbe Gerät sowohl zum Heizen im Winter als auch zum Kühlen im Sommer eingesetzt werden. Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe mit dem Energie (Strom, Gas, etc.) in Heizwärme umgewandelt werden kann, hängt vom Temperaturunterschied zwischen warmer und kalter Seite ab. Er ist umso größer je geringer dieser Temperaturunterschied ist.