Was ist Geothermie?

Vom Erdkern aus hat sich die Erde seit ihrer Entstehung abgekühlt. Diese Abkühlung erfolgt durch die Bildung riesiger Gaswolken, die sich vom Erdkern durch die Erde bis zum äußeren Rand des Erdballs bewegen und sich dort ausbreiten. Ein unerbittlicher Prozess, der sich über Milliarden von Jahren fortsetzen wird. Zur Veranschaulichung: In einigen Gebieten steigen diese Abgasfahnen bis zur Erdoberfläche auf, wie z. B. in Hawaii, Island und im Yellowstone-Park. 

Der aus diesem Prozess resultierende Wärmestrom kann überall auf der Erde beobachtet werden und bewegt sich durch konvektive und konduktive Prozesse, wobei die Tatsache genutzt wird, dass die Erdkruste mit Wasser gesättigt ist, das die Wärme transportiert. Konduktion ist hier die Wärme, die vom Erdkern zur Erdkruste fließt (d.h. vertikal gerichtet), also die Abkühlung des Kerns. Unter Konvektion versteht man die Ausbreitung dieser Wärme über die Erdkruste (meist horizontal gerichtet).

Je nach geologischem Aufbau der Erdkruste variiert der Grad des Wärmeflusses, ist aber praktisch an jedem Ort der Erde "erntbar". Unten sehen Sie eine geografische Darstellung der Ausbreitung des Wärmeflusses in Europa.

Außerdem ist dieser Wärmestrom messbar, vorhersehbar und verhält sich nach physikalischen Gesetzen: den thermodynamischen Gesetzen. Durch die Aufzeichnung einer Reihe von messbaren Parametern an einem Ort ist es daher möglich, das geothermische Potenzial an diesem Ort zu bestimmen. Dabei handelt es sich vor allem um die Durchlässigkeit der geologischen Schichten (Permeabilität) und die Dichte (Porosität) des Gesteins, aber auch um die Leitfähigkeit desselben Gesteins, den Wärmestrom (Flux) und schließlich den Temperaturgradienten. Dies ist die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur in 100 Metern Tiefe ansteigt. In Westeuropa beträgt der Temperaturgradient durchschnittlich 3. Pro 100 Meter Tiefe steigt die Temperatur also um 3 Grad.

Das NotusPid System

Geothermische Systeme können nach ihrer Funktionsweise unterschieden werden. Die ältesten Systeme nutzten (und nutzen immer noch) erhitzte Flüssigkeiten, die durch unterirdischen Druck nach oben getrieben wurden, Geysire und Heißwasserquellen. Leider ist die Situation, dass die Flüssigkeit die Erdoberfläche erreicht, nur an einer begrenzten Anzahl von Orten auf der Welt gegeben. Es ist jedoch bekannt, dass sich das Wasser in unterirdischen geologischen Schichten durch die Erdkruste bewegt, vor allem durch Sandstein. Die meisten bisher verwendeten Systeme nutzen das Vorhandensein von unterirdischen Flüssigkeitsreservoirs. Dies bezieht sich auf das Vorhandensein von Gestein in der geologischen Struktur an einer Stelle, durch die Flüssigkeit fließt. Grundwasser, aber in größerer Tiefe. Da sich diese durchlässigen Schichten (auch Aquifere genannt) in unterschiedlichen Tiefen befinden, nimmt die Flüssigkeit die Temperatur der unmittelbaren Umgebung in dieser Tiefe an. Je tiefer, desto heißer. Die Flüssigkeit kann dann durch Pumpen nach oben an die Oberfläche gepresst werden. An der Oberfläche kann dann die Wärme entzogen werden, und das abgekühlte Wasser wird in der Regel in dieselbe Erdschicht zurückgeführt. Diese Form der geothermischen Energie wird auch als hydrothermale Geothermie bezeichnet.

Eine zweite Möglichkeit besteht nicht so sehr darin, die heiße Flüssigkeit aus der geologischen Schicht zu entnehmen, sondern dafür zu sorgen, dass die Wärme durch ein im Bohrloch zirkulierendes Medium angehoben wird. Der geologischen Schicht wird dann keine Flüssigkeit entzogen, sondern die Wärme wird durch thermodynamische Prozesse auf das Medium übertragen. Dieses Medium kann in einem geschlossenen Rohrsystem zirkulieren, es kann aber auch ein offenes System sein, bei dem das Medium die ursprüngliche Flüssigkeit in der Erdkruste ist. Im Allgemeinen ist die Erdkruste so sehr mit Flüssigkeit gesättigt, dass sich ein Loch in der Kruste automatisch mit dieser Flüssigkeit füllt. Diese kann auch umgewälzt werden, ohne der Umgebung mehr Flüssigkeit zu entziehen. Diese Form der geothermischen Energie wird als petrothermale Geothermie bezeichnet.

Bei dem von NotusPid entwickelten Ein-Loch-System handelt es sich um ein System, das sowohl für die hydrothermale Geothermie (z.B. Dubletten) als auch für die petrothermale Geothermie eingesetzt werden kann. Also unter nicht-wasserführenden Bedingungen. Im Niederländischen bedeutet dies, dass das System nicht auf tiefe Wasserreservoirs im Boden angewiesen ist.

Die Technologie macht sich zunutze, dass Wärmeleitung und Konvektion in der gesamten Erdkruste als Folge eines kontinuierlichen Stroms von flüssigem Gestein aus dem Erdkern, den so genannten Plumes, auftreten. Zweitens wird die Wassersättigung der Gesteine in der Erdkruste herangezogen. Auf der Grundlage physikalischer thermodynamischer Prozesse wird die Wärme in der Erdkruste durch konduktive und konvektive Prozesse verteilt, bei denen Porosität, Permeabilität und Leitfähigkeit des Gesteins eine weitreichende Rolle spielen. 

Das zurückgeführte Fluid (mit einer niedrigeren Temperatur als das angesaugte Fluid) wird bis zu dem Punkt in die Formation zurückgeführt, an dem die Umgebungstemperatur um 5 - 10 % höher ist als die Temperatur des zurückgeführten Fluids. Der Temperaturunterschied zur Umgebung erzeugt einen Temperaturunterschied ("Temperatursenke") an der "Freisetzungsstelle", der einen Wärmefluss in der Formation auslöst. 

Die Tatsache, dass die zurückgeführte Flüssigkeit zunehmend in eine höhere Umgebungstemperatur gelangt, führt zu einem Wärmeaustausch mit der in den Formationsporen vorhandenen Flüssigkeit. Dieser Austausch nimmt mit zunehmender Tiefe in einer Birnenform zu, die deshalb auch Konvektionsbirne genannt wird. Der Temperaturunterschied zwischen dem Bohrschacht einerseits und dem Formationsgestein andererseits löst einen Wärmestrom aus, der über die Permeabilität und die Wechselwirkung mit der Porenflüssigkeit zu einem Austausch und einer Erwärmung der zurückfließenden Flüssigkeit führt. Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass bei diesem Prozess eine Energieverdichtung entsteht, die am Bohrloch um den Faktor 4 bis 5 höher ist als im Bereich der Konvektionsgrenze. Außerdem erwärmt sich das zurückfließende Wasser auch durch Konduktion.

Da die Konvektion über eine lange vertikale Strecke erfolgt, findet die geothermische Energiegewinnung auch über diese Strecke statt. Dies steht im Gegensatz zur Dublettentechnologie, bei der die Energiegewinnung auf einem relativ kurzen horizontalen Abschnitt erfolgt. 

Wie oft sind Sie schon über denselben Stein gestolpert....

Das Ein-Loch-System ist also universell und vielseitig einsetzbar, die Wartungskosten sind gering, es gibt keine Ausfallzeiten" für den Austausch von Teilen oder den erneuten Betrieb des Brunnens.

Außerdem ist die Rendite sowohl kurz- als auch langfristig vorhersehbar, 

seine Lebensdauer ist praktisch unbegrenzt.

Es gibt keine lästigen Nebenwirkungen wie Erdbeben, verstopfte Filter, Veränderungen des Untergrunds oder Verschmutzung durch Schwermetalle.

Es kann sowohl für sehr große als auch für sehr kleine Projekte verwendet werden, maßgeschneiderte Energie.

Keine komplizierten Konstruktionen zur Beseitigung von Überkapazitäten. Wenn keine Wärme benötigt wird, schalten Sie ihn einfach aus. So einfach wie ein Lichtschalter!

Warum wird sie dann nicht allgemein angewendet? Das ist in der Tat die große Frage, und die Antwort ist sowohl verblüffend als auch einfach. Im gegenwärtigen Investitionsklima sind die Menschen völlig auf die Rendite pro investiertem Euro fixiert. Auf dem Papier locken die hohen Renditen von Dubletten. Durch den Einsatz einer noch größeren Pumpleistung in den Brunnen sind die Erträge groß, das scheint zu schön, um wahr zu sein, ... und das ist es auch. 

Berücksichtigt das Einnahmemodell, dass es immer wieder Probleme mit Filtern gibt, dass sich die Durchlässigkeit der Erdschichten durch den erzwungenen Durchfluss ändert, dass Millionen für die Regenerierung von Bohrungen ausgegeben werden, dass Geräte ersetzt werden? 

Es ist an der Zeit, diese Illusion durch eine praktikable Alternative zu ersetzen.

Die Lösung liegt in der Einfachheit. Heizung durch ein einfaches, unkompliziertes Bohrloch und dito Installation, Mehrfamilienhaus für Mehrfamilienhaus, Fabrikhalle für Fabrikhalle, Sporthalle für Sporthalle, die Anwendungen sind endlos, einfach und kostengünstig