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Energie und Rohstoffe (Fach) / Geothermische Energie (Lektion)

Geothermische Energie

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  • Definition Geothermische Energie Ist die in der Erde gespeicherte Wärme, auch Erdwärme genannt sie ist regenerativ
  • Einteilung des Erdinneren Erdkruste Oberer Erdemantel Unterer Erdmantel Äußerer Kern (flüssig) Innerer Kern (fest)
  • geothermischer Gradient Temperaturzunahme mit der Tiefe in Deutschland ca. 3°C pro 100 Meter
  • Definition Jahresgang Jahreszeitenabhängige Temperaturentwicklung in den oberen Metern der Erdkruste
  • Ursprung der Geothermie ca. 30% aus Gravitationswärme aus der Entstehung der Erde ca. 70% aus radioaktivem Zerfall
  • Definition geothermisches System Wasser, das durch Konvektion in der oberen Erdkruste bewegt wird und in einem eingeschränkten Gebiet Wärme von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke transportiert, üblicherweise die Erdoberfläche
  • Hauptkomponenten eines geothermischen Systems Wärmequelle Reservoir Flüssigkeit
  • geothermische Explorationsziele Geothermische Phänomene identifizieren Geothermische Produktivität abschätzen Größe der Ressource abschätzen mögliche Probleme abschätzen
  • Explorationsprogramm Reconnaissance Pre-feasibility Feasibility
  • Explorationsmethoden Geologische Studien Geochemische Studien Geophysikalische Studien Explorationsbohrungen
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  • geothermale Speichersysteme Petrothermales System Hydrothermales System > 150°C Hydrothermales System < 150°C Oberflächennahes System
  • Petrothermale Systeme werden mit Hot-Dry-Rock Technologie genutzt können Strom erzeugen und/oder Heizen/Kühlen
  • Unterscheidung von Hydrothermale Systemen bei > 150°C --> meist StromerzeugungDampfsystemeHeißwassersysteme bei < 150°C --> meist Heizen/KühlenAquifereThermalwasser
  • Oberflächennahe Systeme nicht tiefer als 400m Temperatur geringer als 25°C Heizen/Kühlen von Einzelhaushalten direkte Nutzung der Energie
  • geothermische Systeme Hot-Dry-Rock Tiefe Erdwärmesonden Flache Erdwärmesonden Zwei-Brunnen-Systeme Erdwärmekollektoren
  • oberflächennahen Geothermie Wärme wird dem oberflächennahen Bereich der Erde entzogen  Tiefe von 100 m bis 400 m Tiefe Dies geschieht z. B. mithilfe von Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Grundwasserbohrungen Energiepfählen.
  • direkte Nutzung geothermischer Energie durch oberflächennahe Speichersysteme Beispiele sind:Schwimmen/BadenGebäudebeheizungFernwärmesystemeLandwirtschaft
  • Prinzip von geothermischen Wärmepumpen nutzen die konstanten Temperaturen im Untergrund als Wärmequelle transportieren Wärme von kalten zu warmen Orten
  • Wärmepumpenarten Luftwärmepumpen Erdwärmepumpen Grundwasserwärmepumpen Surface Water Heat Pumps
  • weitere Arten der Gebäudebeheizung Erdwärmekollektoren Erdwärmesonden Energiepfähle
  • Nutzungsarten Tiefer Geothermie Tiefe Erdwärmesonden Hydrothermale Systeme Petrothermale Systeme
  • Wirkungsgrad eines geothermischen Kraftwerks zwischen 80°C und 160°C derzeit bei rund 8 bis 13 %
  • Arten konventioneller Geothermie-Kraftwerke Dry-Steam Power Plant Flash Power Plant Binary Cycle Power Plant Flash/Binary Combined Cycle
  • Dry Steam Power Plant Trennung ist nicht nötig Direkte Förderung von Dampf und Leitung in die Turbine
  • Flash Power Plant Trennen des Gemisches in Dampf und flüssige Phase Dampf wird an Turbine geleitet flüssige Phase wird durch Injektionsbohrung in Reservoir injiziert
  • Binary Power Plant 2 Kreisläufe mit Wärmetauscher
  • Flash/Binary Combined Cycle 2 Kreisläufe + Verdampfer
  • 5 Charakteristika, die eine hydrothermale Ressource kommerziell machen Große Wärmequelle Permeables Reservoir Wasservorrat Undurchlässige Gesteinsschicht oberhalb des Reservoirs Verlässliche Erneuerung des Wasservorrats
  • Hot-Dry-Rock Injektion von Wasser in Reservoir und Förderung durch Produktionsloch 1970 in Los Alamos entwickelt kann Erdbeben verursachen
  • Gründe für Geothermie unerschöpflich immer und überall verfügbar könnte Grundbedarf decken niedrige CO2-Emissionen geringer Platzbedarf verringert Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
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  • Hindernisse für geothermisches Wachstum langer Zulassungsprozess lange Armortisationsdauer geringe Anzahl von Experten hohe Kosten für Bohrungen unsichere Steuervergünstigungen