Präsentation auf der Science Street in Köln 2002
Zeltskizze und Aufsichtplan
Erdwärme, eine` unerschöpfliche´ Quelle”
Eine Präsentation zum Thema Geothermie wird auf dem Kölner Neumarkt
vorbereitet. Eine Zeltstadt dient der anschaulichen Öffentlichkeitsarbeit auf
wissenschaftlichem Niveau.
Exponate zum Thema Geothermie:
Exponat 1,2
Nichts zu sehen... ...nur eine Landschaft?
Eingangs über der Präsentationsbox wird eine angenehme Landschaft gestaltet,
ohne störende industrielle Architektur, denn der Flächenverbrauch geothermischer
Groß- und Kleinanlagen ist im Gegensatz zu jeder anderen Form der Erschließung
konventioneller oder regenerativer Energie sehr gering.
Der größte Teil der Technik bleibt unter der Erdoberfläche verborgen.
Umweltgerechte Energiegewinnung!
Die Energiequelle ist nahezu unerschöpflich vorrätig, jederzeit verfügbar und weist bei
ihrer Nutzung eine günstige Kohlendioxid-Bilanz auf.
Einige Länder unterstützen daher die geothermische Energienutzung bereits mit
speziellen Förderprogrammen.
Exponat 3,4
Eine Reise zum Mittelpunkt der Erde
Hier ist mit einem Bodenexponat der Blick in die Tiefe unserer Erde freigegeben.
Eine animierte Projektion durch die Erdschichten hindurch bis hin zum Erdkern
bietet einen kleinen, stufenweisen Einblick entlang eines Bohrlochs durch Erdkruste
und Erdmantel bis zum Erdkern. Die Lichtbildprojektion (4) führt in großen Schritten
in die Tiefe.
Exponat 5,6
Gegensätze führen zusammen...
Ein Kühlschrank wird präsentiert, die Abwärmerippen sind zur Berührung frei-
gegeben, über dem Kühlschrank befindet sich ein Display. Im Zentrum sieht man
ein Wohnhaus mit Bodenheizung, die Abwärmerippen des Kühlschrankes sind im
Modell als Heizschleifen im Fußboden des abgebildeten Hauses gestaltet.
Bei Berührung wird die Wärme abgestrahlt, die der Kühlschrank produziert.
Der Kühlschrank ist als Schnitt in die Erdkruste gestaltet. Wie der Kühlschrank
den Lebensmitteln, so entzieht die Erdwärmeheizung dem Untergrund Wärme.
Die geförderte Wärme aus den geothermischen Sonden wird mit Hilfe einer
Wärmepumpe umweltschonend auf das für die Gebäudeheizung erforderliche
Temperaturniveau gehoben. Im umgekehrten Verfahren lassen sich Gebäude mit
solchen Anlagen im Sommer auch kühlen. Dabei wird die dem Gebäude entnommene
Wärme in den Untergrund eingespeichert.
Exponat 7
Modell der geothermischen Anlagen
Das Modell(7) ist aus klarem Plexiglas angefertigt und wird hinter den Wänden mit
Schaubildern versehen. Die Funktion der geothermischen Nutzung, bzw. der Nach-
nutzung wird durch LED-Animationen bei jeder Anlage veranschaulicht. Hier werden
alle geothermische Anlage-Techniken in einem Exponat dargestellt.
Grundwasserwärmepumpe, Erdwärmetauscher und Erdwärmesonde:
Geothermie aus Grundwasser und Erdboden:
Grundwasserwärmepumpen (bis zu ca. 80 m Tiefe) nutzen die im Grundwasser
enthaltene Wärme. Hierzu wird Grundwasser gefördert, abgekühlt und wieder zurück-
gepumpt.
Erdwärmetauscher (oberflächennahe) nutzen die im Erdboden gespeicherte Wärme.
Die Wärmetauscherflüssigkeit hat keinen direkten Kontakt mit dem Erdreich.
Geothermie aus größerer Tiefe:
Erdwärmesonden (ca. 80-3000 m tief) nutzen die Wärmeenergie im heißen Erdmantel.
Die umlaufende Flüssigkeit hat keinen direkten Kontakt mit dem Gestein.
Energiepfähle:
Integrierte Erdwärmenutzung:
Erdwärmepfähle werden zur Gebäudeheizung und -Kühlung verwendet.
Sie sind in Fundamente integrierte Erdwärmetauscher.
Die Wärme von Grubenwässern stillgelegter Bergwerke kann wie bei Grundwasser-
Wärmepumpen genutzt werden. Das Wasser wird gefördert und nach Abkühlung
wieder eingeleitet:
Nachnutzung im Bergbau:
Nachnutzung im Bergbau:
Tiefe Erdwärmesonden
Nicht mehr benötigte Explorationsbohrungen aus dem Bergbau, sowie der
Gas- und Ölsuche können als tiefe Erdwärmesonden weiterverwendet werden.
HDR-Technologie:
Heißer Dampf aus Bohrungen tiefer als 3000 Meter
Bei der Stromerzeugung im Hot Dry Rock-Verfahren wird Dampf aus
natürlichen Lagerstätten direkt zum Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung
verwendet werden. Solche Anlagen erzeugten im Jahr 2000 über
8000 MW Strom weltweit.
In Ländern ohne Dampflagerstätten wird versucht im tiefen, heißen Untergrund
einen künstlichen Wärmetauscher zur Dampferzeugung zu schaffen durch
hydraulisches Aufbrechen des Gesteins (Hot Dry Rock-Konzept).
Die Entwicklung der HDR -Technologie wird gegenwärtig durch die EU,
die Schweiz und Japan vorangetrieben. In Europa wird in 2 Pilotanlagen
(in Basel und bei Strasbourg) die neue Technologie weiterentwickelt und erprobt.
Wärmeabstrahlung durch Erdwärme an die Erdoberfläche (60 Watt bei 50m x20 m)
Präsentation geowissenschaftlicher Daten
Zunächst scheint es nur schwer nachvollziehbar zu sein, dass Erdwärmenutzung so wirtschaftlich ist, wenn man bedenkt, dass die elektrische Energie die zum Betrieb einer 60 Watt Birne benötigt wird etwa der Wärmeenergie entspricht, welche der Fläche eines Schwimmbeckens von 50m x 20m durch den natürlichen Wärmestrom aus dem Inneren zur Oberfläche der Erde zufließt.
Das Heizen mit Erdwärme bietet jedoch eine attraktive, kohlendioxidarme Alternative zu konventionellen Heizmethoden, welche heute schon ohne große Mehrkosten realisiert werden kann.
Dem gegenüber steht eine vergleichsweise geringe Nutzung in Deutschland. Einige Bundesländer, wie Nordrhein-Westfahlen, Baden-Württemberg, Bayern, Mecklemburg-Vorpommern und Brandenburg fördern daher die Erdwärmenutzung mit speziellen Programmen.
Erdwärme entwickelt sich etwa zur Hälfte aus dem Erdkern. Er ist glühend heiß, nach wissenschaftlichen Berechnungen 4500-5500°C. Die hier gespeicherte Wärme ist eine Folge der Gravitationskräfte, die seit der Entstehung der Erde wirken. Der größere, nutzbare Anteil der Erdwärme entsteht aus dem Zerfall radioaktiver Isotope im Gestein der Erdkruste. An der Erdoberfläche überwiegt der Anteil der Sonneneinstrahlung. Im Mittel strömen in Deutschland beständig ca. 0,06-0,08W/m² an die Erdoberfläche. Hinzu kommt die Solarwärme, die bis zu 20 m tief wirkt und bis zu 1150W/m² auf die Erdoberfläche einstrahlt.
Von der Erdoberfläche aus betrachtet nimmt pro 1000 Meter die Erdtemperatur um ca. 30°C zu. In Regionen mit großer Wärmeanomalie erhöht sich die Temperatur nach 1000 m schon auf 100° C.
Ökologische und ökonomische Vorteile der geothermischen Energie liegen in der kontinuierlichen Ausbeute bei bereits geringer Temperatur bis hin zur Stromerzeugung bei hohen Temperaturen in großer Tiefe.
Die günstige Kohlendioxid-Bilanz und standortunabhängige Nutzung von Erdwärme wird herausgestellt.
Geringe Betriebskosten ist wirtschaftlich gesehen das Bedeutenste.
Ein hohes technisches Potential wird bisher kaum genutzt!
In jedem Fall wird jeder, der dieses Zelt besucht erkennen, warum er nichts sieht... ...nur eine Landschaft!