Horizonte - Ingenieurgeologie - page 531

die Entzugsleistung bis zu 100 Watt pro Meter betragen. Ab 100 m Tiefe wird nach
Deutschem Bergrecht die Erdwärme als bergfreier Bodenschatz angesprochen, was das
Genehmigungsverfahren kompliziert. Erdwärmesonden stellen eine kosteng ü nstige
Methode der thermischen Nutzung des Untergrundes dar. Sie können im Winter zur
Wärmebereitstellung und im Sommer zum K ü hlen genutzt werden. Erdgekoppelte
Wärmepumpenanlagen lassen sich auch in die Gr ü ndung eines Bauwerks integrieren,
zum Beispiel in die Pfähle einer Pfahlgr ü ndung, die dann zu Energiepfählen werden.
Allerdings sind stets die geologischen Vorgaben zu beachten. So wurden zum Beispiel
in der Stadt Staufen (Breisgau) Erdwärmesonden auf 140 m abgeteut. Sie durchstie ß en
den Anhydrit f ü hrenden Keuper und endeten in einem artesisch gespannten Aquifer.
Das aufdringende Grundwasser wandelte den Anhydrit (CaSO 4 ) in Gips (CaSO 4
2H s O), was mit einer beträchtlichen Volumenzunahme einherging. Darauhin begann
sich die historische Altstadt zu heben, bislang um bis zu einem halben Meter. Fast
300 Gebäude wurden dabei beschädigt, einige so stark, dass sie abgerissen werden
mussten (Saas & Burbaum 2012, Ruch & Wirsing 2013).
Im Durchschnitt nimmt die Temperatur aufgrund der geothermischen Tiefenstufe
um 3 Kelvin pro 100 m zu. Die Temperaturzuname schwankt jedoch je nach Region:
In S ü dafrika werden in 2000 m Tiefe keine 30 Grad erreicht, im Rheintalgraben
dagegen schon ü ber 100 Grad. Mit zunehmender Tiefe lässt sich somit eine grö ß ere
Wärmeausbeutung erzielen. Zur tiefen Wärmenutzung zählen die hydrothermale
Nutzung (die Nutzung nat ü rlicher Grundwasservorkommen) und die petrothermale
Nutzung (die Nutzung trockener Gesteine) (Wesselak et al. 2013). Bei der hydrothermalen
Geothermie wird hei ß es hermalwasser mit einem Förderbrunnen entnommen,
um die Wärme mit einem Wärmetauscher zu entziehen und in ein Fernwärmenetz
einzuspeisen. Das abgek ü hlte Wasser wird ü ber einen Injektionsbrunnen wieder in den
Aquifer zur ü ckgepumpt. Förder- und Injektionsbrunnen bilden eine geothermische
Dublette . In Deutschland wird hydrothermal Wärme im Norddeutschen Becken
(Trias, Jura), im Oberrheintalgraben (Trias) und im voralpinen Molassebecken (Jura)
gewonnen. Weitere Gebiete mit potenziellen hydrothermalen Ressourcen beinden
sich im nördlichen Bayern, im nördlichen Baden-W ü rttemberg, in h ü ringen und
in Sachsen-Anhalt. In Unterhaching (bei M ü nchen) wird zum Beispiel mit zwei etwa
3500 m tiefen Förderbrunnen hermalwasser mit einer Temperatur von 120-135 Grad
gefördert, um ein Fernwärmenetz zu betreiben. Die geothermale Leistung beträgt
38 MW th . Zusätzlich wird ü ber einen Kalina-Kreisprozess (einer Ammonik-Wasser-
Dampturbine) Strom erzeugt (3.4 MW el ) (Geothermie Unterhaching 2014).
Bei der petrothermalen Geothermie wird kaltes Wasser mit hohem Druck in
geologische Formationen gepresst, die sich in mehreren tausend Metern Tiefe beinden
und ein Temperaturniveau ü ber 100 Grad aufweisen. Durch den hohen Druck werden
in den hei ß en, trockenen, meist kristallinen Gesteinen Kl ü te geöfnet und neue Risse
geschafen. Die Hot-Dry-Rock-Technik (HDR) ähnelt der des Fracking , jedoch sind
keine St ü tzmittel oder chemische Zusatzstofe erforderlich. Die Gebirgsformation
heizt das injizierte Wasser auf, das durch einem Förderbrunnen als Wasserdampf
wieder an die Oberläche gelangt. Der hei ß e Wasserdampf treibt eine Dampturbine
zur Stromerzeugung an und wird f ü r ein Fernwärmenetz genutzt. Das Potenzial der
HDR-Technik wird als hoch angesehen. Von Nachteil sind allenfalls die durch den
Fracking-Vorgang ausgelösten Mikrobeben, die sich durchaus zu stärkeren Erdbeben
entwickeln können. So musste das Deep-Heat-Mining-Projekt in Basel aufgegeben