Ursprung geothermischer Energie

Die Eigenwärme des Erdkörpers ist zum Teil (geschätzt: 30–50 Prozent) Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung, als gravitative Energie aus der Akkretion der ursprünglichen Materials frei wurde. Der größere Teil (geschätzt: 50–70 Prozent) stammt aus radioaktiven Zerfallsprozessen im Erdinnern und den Gezeitenkräften (vor allem des Mondes), die in der Erdkruste seit Jahrmillionen kontinuierlich Wärme erzeugt haben und bis heute erzeugen. Ein aktuelles Forschungsergebnis geht von ca. 50 % Erdwärme aus radioaktivem Zerfall aus.[1] Ganz oberflächennah kommen Anteile aus der Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche und aus dem Wärmekontakt mit der Luft dazu.

Die Temperatur im inneren Erdkern beträgt nach verschiedenen Schätzungen 4800 bis 7700 Grad Celsius. Rund 99 Prozent unseres Planeten sind heißer als 1000°C, etwa 90% des Rests immer noch heißer als 100°C. Fast überall hat das Erdreich in einem Kilometer Tiefe eine Temperatur von 35 bis 40°C (siehe Geothermische Tiefenstufe). Unter besonderen geologischen Bedingungen – beispielsweise in heutigen oder früheren Vulkangebieten – entstehen geothermische Anomalien. Hier kann die Temperatur viele hundert Grad Celsius erreichen.

Ursprung geothermischer Energie

Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung

Die Erde ist vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren durch Akkretion von Materie entstanden. Hierbei erhitzt sich das Material, wobei potentielle Energie durch Gravitation in Wärme umgewandelt wird (gravitative Bindungsenergie). Diese Wärmeenergie hat sich wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und damit der geringen Wärmeabgabe an den Weltraum teilweise bis heute erhalten und kann als Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung bezeichnet werden. Zusätzlich wurde der noch jungen, vermutlich glutflüssigen Erde erhebliche kinetische Energie (Bewegungsenergie) beim Einschlag eines riesigen Meteoriten zugeführt, in dessen Folge sich der Mond als Materialwolke aus der Erde separierte.

Auch die Wärme, die beim Erstarren des geschmolzenen Erdgesteins frei wird, zählt zur Ursprungswärme. Noch heute wird am Übergang vom festen zum flüssigen Teil des Erdkerns durch das allmähliche Verfestigen zähflüssigen Kernmaterials Kristallisationswärme freigesetzt.