Die Energie aus der Tiefe

Es ist eine Menge Potential vorhanden, aus der Erdwärme Strom zu erzeugen, doch bisher findet diese Form der nachhaltigen Energie zu gewinnen nur wenig Anwendung. Im Jahr 2019 lag die weltweite Nutzung der geothermischen Stromerzeugungskapazität gerade mal bei 15,4 Gigawatt (GW). Laut der Geothermal Energy Association (GEA), sind das bisher nur 6,9 Prozent des Möglichen, was weltweit genutzt werden könnte. Ein Vergleich macht deutlich, warum die Geothermie so nachhaltig ist. Die Treibhausgasemissionen geothermischer Kraftwerke liegen bei durchschnittlich 45 Gramm Kohlendioxid pro Kilowattstunde Strom, das sind weniger als 5 % der Emissionen herkömmlicher Kohlekraftwerke.BegrifflichkeitBei der Geothermie, ein Wissenschaftszweig der Geophysik, spricht man in der Wissenschaft vom Wärmefluss der Erde, der zu thermischen Feldern in der Erdkruste führt. Zahlreiche Faktoren beeinflussen Wärmetransportmechanismen und petrophysikalische Parameter der Erdkruste, so dass thermische Anomalien in der Erdkruste entstehen können. Der Mensch macht sich dies zu Nutze, indem Temperaturfelder durch Bohrungen kartiert wereden, um thermische Anomalien zu entdecken. Aufgabe ist es, diese Anomalien neben der Kartierung zu beschreiben und über numerische Modelle zu erklären. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann zur Energiegewinnung genutzt werden, aber auch Geologen helfen diese Kartierungen bei ihren Forschungen, zum Beispiel Vulkanologie, zur Beschaffenheit der Erde weiter.Bestimmte VoraussetzungenAllerdings funktioniert die Energiegewinnung um Strom oder Heizwärme zu erzeugen nur unter bestimmten geologischen Voraussetzungen. Zur Nutzung der klimafreundlichen Geothermie sind Bohrungen tief ins Erdreich notwendig – gleichwertig denen, welche die fossile Öl- und Gasbranche durchführt. Hierzu muss das Gestein genug Risse und Poren aufweisen. In vielen Regionen der Welt ist das Gestein in der Tiefe allerdings zu dicht und zu trocken. Bei den sogenannten Injektionsbohrungen, die oftmals tausend Meter und mehr tief sind, ist das Gestein mehr als 100 Grad Celsius heiß. Der gewünschte Effekt: Durchfließendes Wasser heizt sich auf und kann anschließend an der Oberfläche zur Energiegewinnung genutzt werden – genug, um ganze Siedlungen zu beheizen oder um Strom zu erzeugen.Das skandinavische Island zum Beispiel deckt bereits den Großteil seines Energiebedarfs mit Geothermie, allerdings sind die geologischen Voraussetzungen der Vulkaninsel bestens für die Gewinnung. In den Regionen in denen die Bedingungen zur geothermischen Energiegewinnung eher suboptimal sind, versuchen Fachleute auch unter diesen ungünstigeren geologischen Voraussetzungen die so genannte petrothermale Geothermie nutzbar zu machen, die unabhängig von Wasser führenden Schichten ist. Allerdings blieben große Erfolge aus – mitunter führten die Versuche zu Erdbeben.Auch in Deutschland kommt diese Art der Energiegewinnung zum Tragen. So werden im Raum München18 Anlagen für tiefe hydrothermale Geothermie betrieben. Bei der Nutzung der Wärmeproduktion liegt Deutschland auf dem siebten Rang, führend in der Energiegewinnung aus Erdwärme sind die Chinesen vor den Vereinigten Staaten von Amerika und den Schweden. Bei der Gewinnung von Strom sind die USA erster China und Deutschland sin nicht unter den zehn topgelisteten Nationen (Stand 2020/geothermie-schweiz.ch).Die TechnikZum Einsatz der Energieerzeugung werden unter anderem Trockendampf-Kraftwerke eingesetzt. Kaltes Wasser wird in die Tiefe gepumpt und trifft dort auf das heiße Gestein. Dieses verwandelt sich wiederum in heißen Dampf, der aufsteigt und in eine Dampf-Turbine geleitet wird. So kann durch heißen Dampf aus mehreren tausend Metern mittels einer Turbine Strom erzeugt werden.Ebenfalls zum Einsatz kommen sogenannte Entspannungsdampf-Kraftwerke. Hier wird an Stelle von Kaltem Wasser 180 Grad Celsius heißes Wasser in einem Kreislauf verwendet. Es wird unter hohem Druck durch das Erdinnere gepumpt, wobei es seine Temperatur durch die Erdwärme mehr oder weniger hält. Beim Aufstieg in die Produktionsbohrung entspannt es sich dann jedoch wieder und ein Teil wird hierdurch zu Dampf, welcher schließlich die Turbine in Rotation versetzt.Die Binärkreislauf-Kraftwerke nutzen heißes Wasser aus dem Thermalkreislaufes der Erdbohrung, das aus einer Förderbohrung über einen Wärmetauscher zur Injektionsbohrung gepumpt wird. Im Wärmetauscher gibt das Thermalwasser einen Teil der Wärmeenergie an den Sekundärkreislauf ab, der die Turbine betreibt.Optimistische in die ZukunftFirmen und Forscher sind optimistisch, dass auch für die Regionen die ungeeignet für die Technologie Geothermie erscheinen, Lösungen gefunden werden. Auch Unternehmen wie die Internet/Social Media Konzerne Google und Meta berufen sich auf die jüngsten Fortschritte der Forscher. Nicht ganz uneigennützig investieren die Konzerne in die Technologieentwicklung, denn sie brauchen massenhaft klimafreundlichen Strom für ihre Rechenzentren.Verfahren aus der fossilen Öl- und Gasindustrie sollen in bisher unerschlossenen Regionen zum Durchbruch verhelfen. Das Verfahren des Fracking, wobei Wasser mit hohem Druck ins Gestein gepresst wird und dadurch vorhandene Risse geöffnet werden und neue entstehen, könnten zum Einsatz in den sogenannten „Enhanced Geothermal Systems“ (EGS) kommen. Allerdings ist dies nicht ganz ungefährlich, denn die genutzte Kraft des immensen Wasserdrucks, kann gleichzeitig auch Auslöser eines Erdbebens sein. Zudem kollidieren Energieproduzenten, die diese Technologie nutzen, immer wieder mit Naturschutzverbänden und-organisationen.In diesen Gebieten gibt es bereits Bohrtechnologien, doch die Adaption war bisher wenig oder nur bedingt erfolgreich, da es sich bei den Erdschichten zum Beispiel um Granitgestein handelt. Es muss für die EGS also an Bohrtechnik und anderen Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme gefeilt werden.Keine Frage ist, dass die Geothermie und der Energiegewinnung daraus neben den bereits angewandten Methoden wie Solar- und Windenergie oder Wasserkraft für die Zukunft ein weiteres Standbein sein muss, um den CO2-Ausstoß, der bei der Energiegewinnung anfällt, weiter drastisch zu senken.Olaf MuellerQuellen: Spectrum, Georg-August Universität Göttingen, wikipedia, Bundesverband Geothermie, Geothermie Schweiz, Department of Energy (US), Vegan Strom, und andere.

Die Energie aus der Tiefe

Kommentar

Allgemeine Zeitung 2025-04-09

Bitte melden Sie sich an, um einen Kommentar zu hinterlassen

Die Energie aus der Tiefe

Kommentar

Allgemeine Zeitung 2025-04-09

Bitte melden Sie sich an, um einen Kommentar zu hinterlassen

ANMELDUNG