Vulkane und Geysire sind ein Beweis für die Energiefülle, die direkt unter der Erdoberfläche vorhanden ist. Bis zu 51 Milliarden Tonnen des Stroms in Kalifornien stammen aus der Nutzung der Energie des Erdkerns, der sogenannten Geothermie. In diesem Blog erklären wir die Grundlagen der Nutzung geothermischer Energie und ihrer Umwandlung in erneuerbaren Strom.
Was ist Geothermie?
Geothermie ist thermische Energie, die im Erdinneren erzeugt wird. Radioaktive Elemente zerfallen ständig im Erdkern und Erdmantel. Dieser Prozess erzeugt Wärme, die zur Erdoberfläche abgestrahlt wird. Während dieses Prozesses trifft die Wärme auf natürlich vorkommende geothermische Reservoirs, die oft heißes Wasser oder Dampf enthalten. Wir nutzen diese hydrothermale Ressourcen um Erdwärmeenergie zu nutzen.
Vorteile der Geothermie
- Es ist erneuerbar und hat einen geringen CO2-Fußabdruck.
- Im Gegensatz zu variablen erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne kann es rund um die Uhr stabile Energie liefern und ist daher eine gute Grundlastressource.
- Mit der Entwicklung immer fortschrittlicherer Technologien besteht in der Geothermiebranche Wachstums- und Explorationspotenzial.
Nachteile der Geothermie
- Die Standorte geothermischer Kraftwerke sind eingeschränkt, da diese auf geothermische Reservoirs angewiesen sind.
- Bei unterirdischen Bohrungen können manchmal Treibhausgase freigesetzt werden. Neuere binäre Zykluskraftwerke helfen uns, dieses Risiko zu vermeiden.
Wie wird Erdwärmeenergie in Strom umgewandelt?
Geothermiekraftwerke werden mit hydrothermalen Ressourcen wie Wasser und Dampf betrieben. Um diese Ressourcen zu erschließen, bohren sich Geothermiekraftwerke in unterirdische geothermische Reservoirs. Die hydrothermalen Ressourcen werden durch Rohrleitungen an die Oberfläche geleitet, wo sie zum Antreiben einer Turbine verwendet werden, die an einen Generator angeschlossen ist. Die drei Haupttypen von Geothermiekraftwerken sind Entspannungsdampf-, Trockendampf- und Zweikreiskraftwerke.
Blitzdampf
Entspannungsdampfkraftwerke sind die häufigste Art von Geothermiekraftwerken. Sie nutzen unterirdische Reservoirs mit extrem heißem und unter hohem Druck stehendem Wasser. Der Druck drückt das Wasser an die Oberfläche, wo es in einem Entspannungstank gesammelt und zu Dampf verdampft wird, der eine Turbine antreibt. Das übrig gebliebene Wasser wird in das unterirdische Reservoir zurückgeleitet.
(Grafik: US Energy Information Administration)
Trockendampf
Trockendampfkraftwerke nutzen Dampf direkt aus dem unterirdischen Reservoir, um eine Turbine anzutreiben. Der übrig gebliebene Dampf wird kondensiert und als Wasser in das Reservoir zurückgeführt. Das erste geothermische Kraftwerk war ein Trockendampfkraftwerk.
Binärer Zyklus
Kraftwerke mit binärem Kreislauf nutzen heißes Wasser aus dem Reservoir, um eine Sekundärflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt zu erhitzen. Der Dampf aus dieser Sekundärflüssigkeit wird zum Antreiben einer Turbine verwendet. Das geothermische heiße Wasser trifft niemals direkt auf die Sekundärflüssigkeit oder die Turbine. Kraftwerke mit binärem Kreislauf sind die neueste Art von Geothermiekraftwerken. Sie können bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden und sind umweltfreundlicher.
Wo gibt es Geothermieanlagen?
Geothermiekraftwerke sind auf geothermische Reservoirs nahe der Erdoberfläche angewiesen. Die Reservoirs befinden sich häufig in aktiven geothermischen Regionen entlang tektonischer Plattengrenzen. Zu den Regionen gehören die Feuerring und Hotspots auf der ganzen Welt von Island bis Indonesien. Geologen können nach geothermischen Reservoirs suchen, indem sie in den Boden bohren und die Temperatur messen.
Was sind Erdwärmepumpen?
Wärmepumpen sind eine weitere Möglichkeit, die Kraft der Erdwärme zu nutzen. Erdwärmepumpen helfen, eine stabile Temperatur aufrechtzuerhalten, indem sie Wärme zwischen dem Gebäude und der Erde übertragen. Die Systeme zirkulieren Wasser oder ein Kühlmittel durch ein langes unterirdisches Rohr. Wenn die Pumpe im Heizmodus ist, gelangt Wärme aus der Erde zum Gebäude. Wenn die Pumpe im Kühlmodus ist, wird Wärme nach unten gepumpt und an die Erde abgegeben. Erdwärmepumpen sind umweltfreundlich und energieeffizient.
(Grafik: EPA)
Wissenswertes
- Der Kraftwerk Larderellowurde 1911 in Italien erbaut und war das erste Geothermiekraftwerk der Welt. Die Anlage erzeugt noch heute Strom.
- Aufgrund seiner Lage über einem Kontinentalgraben verfügt Island über reichhaltige geothermische Ressourcen und ist zu einem führenden Land in der Geothermie geworden. Geothermie deckt 661 TP3T des Primärenergieverbrauchs des Landes.
- Das größte Geothermiekraftwerk der Welt ist das Geysire Geothermiekomplex in Nordkalifornien.