Vulkane und Geysire sind der Beweis für den Reichtum an Energie, der direkt unter der Erdoberfläche vorhanden ist. Bis zu 5% des kalifornischen Stroms stammen aus der Nutzung der Kraft des Erdkerns, der so genannten Geothermie. In diesem Blog erläutern wir die Grundlagen der Nutzung geothermischer Energie und ihrer Umwandlung in erneuerbaren Strom.
Was ist geothermische Energie?
Geothermische Energie ist thermische Energie, die im Inneren der Erde erzeugt wird. Radioaktive Elemente zerfallen ständig im Erdkern und -mantel. Bei diesem Prozess entsteht Wärme, die an die Erdoberfläche abgestrahlt wird. Bei diesem Prozess trifft die Wärme auf natürlich vorkommende geothermische Reservoire, die oft heißes Wasser oder Dampf enthalten. Wir nutzen diese hydrothermale Ressourcen geothermische Energie nutzbar zu machen.
Vorteile der geothermischen Energie
- Es ist erneuerbar und hat einen geringen Kohlenstoff-Fußabdruck.
- Im Gegensatz zu variablen erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne kann sie rund um die Uhr stabile Energie liefern und ist daher eine gute Grundlastressource.
- Da wir immer fortschrittlichere Technologien entwickeln, hat die geothermische Industrie Potenzial für Wachstum und Erforschung.
Nachteile der geothermischen Energie
- Der Standort für geothermische Kraftwerke ist begrenzt, da die Anlagen auf geothermische Reservoirs angewiesen sind.
- Bohrungen unter der Erde können manchmal zur Freisetzung von eingeschlossenen Treibhausgasen führen. Mit neueren Binärkreislauf-Kraftwerken können wir dieses Risiko vermeiden.
Wie wird geothermische Energie in Strom umgewandelt?
Geothermische Kraftwerke werden mit hydrothermalen Ressourcen wie Wasser und Dampf betrieben. Um an diese Ressourcen zu gelangen, bohren geothermische Kraftwerke in unterirdische geothermische Reservoirs. Die hydrothermalen Ressourcen werden über Rohrleitungen an die Oberfläche geleitet, wo sie zum Antrieb einer Turbine verwendet werden, die mit einem Generator verbunden ist. Die drei wichtigsten Arten geothermischer Kraftwerke sind Entspannungsdampf, Trockendampf und Binärkreislauf.
Flash-Dampf
Entspannungsdampfanlagen sind der häufigste Typ von geothermischen Anlagen. Sie nutzen unterirdische Reservoirs mit extrem heißem Wasser, das unter hohem Druck steht. Der Druck drückt das Wasser an die Oberfläche, wo es in einem Flash-Tank gesammelt und zu Dampf gekocht wird, der eine Turbine antreibt. Das restliche Wasser wird zurück in das unterirdische Reservoir geleitet.
(Grafik: U.S. Energy Information Administration)
Trockener Dampf
Bei Trockendampfanlagen wird der Dampf direkt aus dem unterirdischen Reservoir zum Antrieb einer Turbine verwendet. Der verbleibende Dampf wird kondensiert und als Wasser in das Reservoir zurückgeführt. Das erste geothermische Kraftwerk war ein Trockendampfkraftwerk.
Binärer Zyklus
Bei Anlagen mit binärem Kreislauf wird heißes Wasser aus dem Reservoir verwendet, um eine Sekundärflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt zu erhitzen. Der Dampf aus dieser Sekundärflüssigkeit wird zum Antrieb einer Turbine verwendet. Das geothermische Heißwasser trifft nie direkt auf die Sekundärflüssigkeit oder die Turbine. Binärkreislaufanlagen sind die neueste Art von geothermischen Anlagen. Sie können bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden und sind umweltfreundlicher.
Wo befinden sich geothermische Anlagen?
Geothermische Kraftwerke sind auf geothermische Reservoirs nahe der Erdoberfläche angewiesen. Die Reservoirs befinden sich häufig in aktiven geothermischen Regionen entlang tektonischer Plattengrenzen. Zu diesen Regionen gehören die Ring des Feuers und Hotspots in der ganzen Welt von Island bis Indonesien. Geologen können durch Bohrungen in den Boden und Temperaturmessungen nach geothermischen Reservoiren suchen.
Was sind geothermische Wärmepumpen?
Wärmepumpen sind eine weitere Möglichkeit, die Kraft der geothermischen Energie zu nutzen. Erdwärmepumpen tragen zur Aufrechterhaltung einer stabilen Temperatur bei, indem sie die Wärme zwischen dem Gebäude und der Erde übertragen. Die Systeme lassen Wasser oder ein Kältemittel durch ein langes, unterirdisches Rohr zirkulieren. Wenn die Pumpe im Heizmodus ist, steigt die Wärme aus der Erde in das Gebäude auf. Ist die Pumpe im Kühlbetrieb, wird die Wärme nach unten gepumpt und an die Erde abgegeben. Geothermische Wärmepumpen sind umweltfreundlich und energieeffizient.
(Grafik: EPA)
Wissenswertes
- Die Kraftwerk LarderelloDas 1911 in Italien errichtete Kraftwerk war das erste geothermische Kraftwerk der Welt. Das Kraftwerk erzeugt auch heute noch Strom.
- Aufgrund seiner Lage über einem Kontinentalgraben verfügt Island über eine Fülle von geothermischen Ressourcen und ist führend im Bereich der geothermischen Energie. Auf die Geothermie entfallen 66% des Primärenergieverbrauchs des Landes.
- Die größte geothermische Anlage der Welt ist die Geysir-Geothermiekomplex in Nordkalifornien.
