Tiefe Geothermie

Die tiefe Geothermie umfasst Systeme, bei denen die geothermische Energie über Tiefbohrungen erschlossen wird und direkt (d. h. ohne Temperaturerhöhung mittels Wärmepumpen) genutzt werden kann.

Im TAB-Arbeitsbericht Nr. 84 des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung des Deutschen Bundestages wird das technisch nutzbare Potential an elektrischer Energie aus der Nutzung der Geothermie in Deutschland auf das etwa 600-fache der jetzigen Jahresstromproduktion abgeschätzt; das energetische Potenzial einer zusätzlichen Wärmenutzung ist um ein Vielfaches größer. Etwa 95 % dieser potentiell nutzbaren Energiemenge sind demnach in kristallinen Gesteinen (z. B. Gneise und Granite) in mehreren Kilometern Tiefe lokalisiert.
Die Nutzung tiefliegender geothermischer Ressourcen wird seit langem weltweit intensiv erforscht. Mittlerweile ist die geothermische Nutzung tiefliegender Grundwasserleiter (Aquifere) zur Gewinnung bzw. Speicherung von Wärme sowie zur Elektrizitätserzeugung Stand der Technik. Die Wärme- und Elektrizitätsgewinnung aus weitgehend fluidundurchlässigen, tiefliegenden Gesteinen (Grundwassergeringleiter) befindet sich in der Erprobungsphase und hat sich ebenfalls als technisch möglich erwiesen. Unabhängig von den Eigenschaften der Gesteine können zudem tiefe Erdwärmesonden eingesetzt werden.

Thermische Messungen an ca. 60 Bohrungen der Erdöl/Erdgas-Exploration im Thüringer Becken ergaben geothermische Gradienten zwischen 1,8 und 3,6°C pro 100 m Bohrtiefe. Die niedrigeren Werte kennzeichnen Regionen über Rotliegendbecken (Mühlhäuser-Rotliegendbecken, Saale-Trog). Die höheren Werte kommen aus Gebieten, in denen Gesteine des Oberkarbon und Rotliegend weitgehend fehlen. Offensichtlich wird der Verlauf des geothermischen Gradienten stark durch die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der Sedimente beeinflusst; eine direkte Übertragung der geothermischen Gradienten auf größere Tiefen kann daher falsche Ergebnisse liefern. Für eine Kalkulation der notwendigen Bohrtiefen sollte in Thüringen - soweit keine Messungen vorliegen - konservativ von einer Temperaturzunahme zwischen 2,5 und 3°C pro 100 m Bohrtiefe ausgegangen werden. Damit werden Temperaturen von 100°C frühestens in einer Tiefe zwischen 3.000 m und 3.600 m erreicht (siehe auch Temperaturkarten im Kapitel "Petrothermale Systeme - Geothermisches Potential tiefliegender undurchlässiger Gesteinseinheiten (Hot-Dry-Rock-Verfahren)".