In der Tiefe der Erde ist es heiß! Alle 100 Meter steigt die Temperatur um durchschnittlich 3 °C. In Tiefen ab 2.000 Metern finden sich für die Erzeugung von Fernwärme oder -kälte ausreichende Temperaturen. Liegt die Temperatur des Tiefenwassers über 110 °C, ist auch eine Stromproduktion sinnvoll.
Günstige geologische Strukturen ermöglichen die Nutzung dieser thermischen Energie. Notwendig sind dafür sogenannte wasserführende Schichten im Untergrund, in denen heißes Tiefenwasser fließt. Dann spricht man von hydrothermaler Geothermie.
Um diese – nach menschlichen Maßstäben – unerschöpfliche, durch permanente physikalische Prozesse im Erdinneren sich erneuernde Energiequelle zu nutzen, werden Bohrungen bis in die wasserführenden Schichten niedergebracht. Durch eine oder mehrere Förderbohrungen wird das Wasser aus der Tiefe an die Erdoberfläche gefördert. Dort gibt es seine Wärme über einen Wärmetauscher an die Wärme- bzw. Kälteversorgung und/oder das Geothermiekraftwerk zur Stromproduktion ab. Über Rückführungsbohrungen fließt das abgekühlte Wasser zurück in die wasserführende Schicht. Nach diesem Prinzip funktionieren in Deutschland aktuell 42 Anlagen.
Die hydrothermale Geothermie (ganz rechts in der Grafik) nutzt in tiefen Gesteinsschichten vorhandenes heißes Wasser für die Wärmegewinnung. Erdwärmesonden führen in mehr oder weniger tiefe Schichten (bis maximal 400 Meter, 2 Varianten in der Mitte der Grafik). Sie können kleinere Quartiere versorgen; oft ist eine Wärmepumpe notwendig, um die Temperatur auf ein nutzbares Niveau zu erhöhen. Erdwärmepumpen mit Kollektoren in oberen Erdschichten können für einzelne Gebäude effizient die Energie für Heizung und Warmwasser bereitstellen (ganz links in der Grafik).
