Blaue Lagune bei Grindavik.
Die feste Erdkruste isoliert das Erdinnere gut gegen Abkühlung, doch ein wenig Erdwärme entweicht trotzdem an der Oberfläche und trägt so zur positiven Energiebilanz unseres Planeten bei. Die dabei abgegebene Leistung beträgt durchschnittlich etwa 0,063 W/m². Das klingt nach wenig, doch die Erdkruste selbst ist so warm, dass es pro 100 m Tiefe um 3 Grad Celsius wärmer wird.
Doch woher stammt die Erdwärme? Ein Teil der hohen Temperaturen stammt noch aus der Zeiten der Erdentstehung, als sich kometengroße Himmelskörper zusammenballten und die Erde formten. Durch die Kollisionen der Himmelskörper wurde Energie freigesetzt und in Wärme umgewandelt. Ein weiterer Teil der Erdwärme geht vermutlich auf die sogenannte Eisenkatastrophe zurück, die sich kurz nach der Erdentstehung ereignete. Aufgrund der Gravitation sackten alle schweren Elemente (Eisen und Nickel) in Richtung Erdkern ab. Sie waren vorher überall in der jungen Erde verteilt. Dieser Vorgang erzeugte auch Wärmeenergie. Neben eine Reihe chemischer Prozesse im Erdmantel gibt es heute noch radioaktive Zerfallsprozesse im Erdmantel. Sie gleichen den Wärmeverlust an der Erdoberfläche scheinbar aus. Überflüssige Energie wird über die Vulkane abgebaut.
Warum ist es so wichtig, dass die Gesteine des Erdmantels heiß bleiben? Durch die hohen Temperaturen im Erdmantel sind die Gesteine dort plastisch und sind in gewissen Grenzen fließfähig. Durch ein Temperaturgefälle bilden sich rotierende Zellen aus heißem Gestein. Diese sogenannten Konvektionsströme lassen Kontinente wandern und generieren im Zusammenspiel mit dem Erdkern das Magnetfeld der Erde, dass uns vor kosmischer Strahlung schützt.
Bilder Geothermie
Geothermalkraftwerk bei Grindavik.
Blaue Lagune bei Grindavik.
Vulkanausbrüche sind die offensichtlichsten Zeugnisse der Geothermie. Die Vulkane haben in etwa die Funktion von Überdruckventilen und lassen im wahrsten Sinne des Wortes Dampf ab. Dieser Dampf schwitzte in den Urzeiten der Erde das Wasser der Ozeane und die Uratmosphäre aus. Auch heute noch haben große Vulkanausbrüche einen Einfluss auf das Weltklima.
Erstes Leben entwickelte sich in heiße Schwefelquellen. Rohstoffe werden gefördert. Und der Dampf wird heute von den Menschen genutzt um Energie zu erzeugen.
Da es technisch sehr schwierig ist einen Vulkan direkt anzubohren um den Dampf durch Turbinen zu jagen und Strom zu erzeugen, werden in Gebieten mit einem hohen geothermischen Gradienten Bohrlöcher abgeteuft. In einem Teil der Bohrlöcher wird Wasser in die Erde gepumpt, wo es sich erhitzt und verdampft und aus anderen Bohrlöchern unter Hochdruck wieder aufsteigt. Durch Rohrleitungen wird der Dampf dann in Generatoren geleitet, oder in Wärmeaustauschern genutzt um wiederum warmes Wasser herzustellen.
Auf Island wird so mittels Fernwärme 90% des Bedarfs an Heißwasser gedeckt. Über 20% des isländischen Stromes wird in Geothermalkraftwerken erzeugt. Ein Nebeneffekt dieser Energiegewinnung sind die zahlreichen Schwimmbäder auf Island, von denen die "Blaue Lagune" das bekannteste ist. Hier wird praktisch im mineralreichen Abwasser des nahen Geothermalkraftwerks von Grindavik gebadet.
Ein Problem des hohen Mineralgehaltes ist, dass der Wasserdampf nicht direkt genutzt werden kann, sondern erst dazu genutzt wird, Wasser in einem unabhängigen Wasserkreislauf zu erhitzen.
In Gebieten mit einem hohen geothermischen Gradienten gibt es meistens auch heiße Quellen und Geysire die auf natürliche Art entstanden sind. Diese Naturphänomene werden durch den Bau von Geothermalkraftwerken oft gefährdet. Im neuseeländischen Roturuora wurde durch private Entnahme von heißem Wasser dem Pohutu-Geysir beinahe der Dampf abgedreht.