Die geothermische Energie ist zwar weniger bekannt als andere erneuerbare Energien, wurde jedoch schon in der Altsteinzeit und von den alten Römern zum Heizen, Kochen und Baden verwendet. Heute ist sie mit anderen erneuerbaren Energiequellen eine Lösung, um emissionsfrei Strom und Wärme zu produzieren
Viele Länder, darunter Island, El Salvador, Neuseeland, Kenia und die Philippinen nutzen Geothermie, um Strom zu produzieren. Dennoch ist der geothermische Anteil in der Stromproduktion längst nicht so gross wie der von anderen erneuerbaren Energien. Ähnlich wie die Wasserkraft gehört die Geothermie zu den weniger genutzten erneuerbaren Energien Doch das könnte sich bald ändern.
Was ist Geothermie?
Geothermie, auch Erdwärme genannt, da sich der Begriff aus den griechischen Wörtern für „Erde“ und „Wärme“ zusammensetzt, bezeichnet die in der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie.
Sie stammt aus der Wärme, die bei der ursprünglichen Entstehung des Planeten und dem radioaktiven Zerfall von Materialien entstanden ist. Diese Wärmeenergie ist in Gesteinen und Flüssigkeiten im Erdinneren gespeichert.
Die ingenieurtechnische Nutzung der geothermischen Energie in Form von Fernwärme, Wärmepumpen und Gewächshausheizung bietet einige Vorteile.
Vor- und Nachteile der geothermischen Energie
Der grösste Vorteil von Geothermie ist, dass es eine natürliche, emissionsfreie Energiequelle ist. Doch wir Menschen sind nicht die einzigen, die auf die geothermische Energie angewiesen sind. Auch in der Tierwelt wird von ihr profitiert. Ein gutes Beispiel sind Makaken, besser bekannt als Schneeaffen, die auf der japanischen Insel Honshu leben. Sie sind berühmt für ihre Bäder in den heissen vulkanischen Quellen der Region.
Geothermische Energie ist langfristig günstiger als konventionelle Energie. Zwar ist der Bau von geothermischen Kraftwerken und die Erschliessung der Erdwärme recht kostspielig, aber im Laufe der Zeit bieten sie Hausbesitzern kostenlose Heizung und Kühlung sowie erhebliche Einsparungen bei den Energierechnungen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Erdwärme im Gegensatz zur Wind-und Solarkraft jederzeit verfügbar ist.
Die Rolle der geothermischen Energie bei der Energiewende
Geothermische Energie kann zur Stromerzeugung, zum Heizen und Kühlen von Gebäuden und für andere Zwecke genutzt werden, indem sie in Form von natürlich vorkommendem Dampf und heissem Wasser an die Oberfläche gebracht wird. Es handelt sich um eine saubere, erneuerbare Ressource, die andere erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind ergänzen kann. Sie ist jedoch weit weniger populär.
Um diese Energie zu gewinnen, müssen Bohrlöcher in die Erde gebohrt werden. Die Bohrungen werden von geothermischen Anlagen als Dampf- oder Heißwasserquelle genutzt, um Turbinen zur Energieerzeugung anzutreiben. Entdecken Sie unsere 5 Schritte zur Stromerzeugung aus geothermischer Energie.
“Es ist dringend notwendig, die Subventionierung der fossilen Brennstoffindustrie zu beenden, die Energieverschwendung drastisch zu reduzieren und unsere Energieversorgung von Öl, Kohle und Erdgas auf Wind, Sonne, Erdwärme und andere erneuerbare Energiequellen umzustellen.”
Bill McKibben, amerikanischer Umweltschützer
Wie wird geothermische Energie erzeugt?
Um geothermische Ressourcen zu erschließen, werden Bohrungen bis zu einer Tiefe von einem Kilometer oder mehr in unterirdische Reservoirs gebohrt. Diese Ressourcen können durch verbesserte geothermische Systeme gewonnen werden, die die geothermischen Ressourcen durch ein als hydraulische Stimulation bekanntes Verfahren erhöhen oder erschliessen, oder durch die natürlich vorkommende Durchlässigkeit von Wärme, Gestein und Wasser. Diese geothermischen Ressourcen treiben Turbinen an, die mit Stromgeneratoren verbunden sind.
Geothermische Kraftwerke gibt es in drei verschiedenen Ausführungen:
- Trockendampfkraftwerke – dies ist die älteste Art, bei der direkt aus Erdspalten erzeugter Dampf zum Antrieb einer Turbine verwendet wird.
- Flashdampfkraftwerke – Bei dieser Art von Kraftwerk wird heisses Wasser unter hohem Druck aus dem Untergrund entnommen und mit kühlerem Niederdruckwasser vermischt. Der dadurch erzeugte dampf treibt dann die Turbine an.
- Binäre Kraftwerke – verwenden heisses Wasser, das durch eine sekundäre Flüssigkeit geleitet wird, die einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser hat. Die Sekundärflüssigkeit wird in Dampf umgewandelt, der eine Turbine antreibt. Die meisten künftigen geothermischen Kraftwerke werden voraussichtlich binäre Anlagen sein.
5 Schritte zur Erzeugung von Strom aus geothermischer Energie:
1. Finden einer geeigneten Entnahmestelle
Der erste Schritt besteht darin, eine geeignete geothermische Ressource zu finden, die sich in der Regel in der Nähe aktiver oder ruhender Vulkane, heißer Quellen oder Geysire befindet. Eine der aktivsten geothermischen Regionen der Erde ist der Ring of Fire, der den Pazifischen Ozean umgibt.
2. Durchführung der notwendigen Bohrungen
Sobald eine geothermische Ressource identifiziert wurde, wird ein Bohrloch in den Boden gebohrt, um das geothermische Reservoir zu erschließen. Die Tiefe des Bohrlochs hängt von der Temperatur und dem Druck der Lagerstätte ab.
3. Erzeugung von Dampf, um die Turbine anzutreiben
Die geothermische Flüssigkeit wird aus dem Brunnen hochgepumpt und durch einen Wärmetauscher geleitet. Der Wärmetauscher funktioniert wie ein Kühler in einem Auto und überträgt die Wärme aus dem geothermischen Fluid auf ein sekundäres Fluid, bei dem es sich um ein Arbeitsmittel wie Isobutan oder überkritisches Kohlendioxid handeln kann. Die Sekundärflüssigkeit wird durch die Wärme der geothermischen Flüssigkeit verdampft.
4. Die Turbine treibt einen Stromgenerator an
Die verdampfte Sekundärflüssigkeit fließt durch eine Turbine, die mit einem Kraftwerksgenerator verbunden ist. Wenn sich die Turbine dreht, erzeugt sie im Generator Strom. Die Sekundärflüssigkeit wird dann wieder abgekühlt und zum Wärmetauscher zurückgeführt, um erneut erhitzt zu werden, womit sich der Kreislauf schließt.
5. Lieferung des Stroms
Der Generator ist sekundärseitig an ein Umspannwerk angeschlossen. Die Spannung wird dort umgerichtet und zur Einspeisung ins Mittel-/Hochspannungsnetz vorbereitet, worüber der elektrische Strom zu den Haushalten, Gebäuden und Unternehmen gelangt.
Geothermische Energie in Europa und der Welt
Nach Angaben von TWI Global ist The Geysers, nördlich von San Francisco, das grösste geothermische Kraftwerk der Welt. Neben den USA produzieren auch Indonesien, die Philippinen, die Türkei, Neuseeland, Mexiko, Kenia, Italien, Island und Japan Strom aus Erdwärme (The Global Economy, 2000-2020).
Die Geothermie erfreut sich zunehmender Beliebtheit, liegt aber noch hinter anderen erneuerbaren Energien zurück. Viele Länder haben jedoch das Potenzial, sie zu entwickeln. Einer europäischen Studie zufolge leben über 25 % der EU-Bevölkerung in Gebieten, die sich direkt für geothermische Fernwärme (GeoDH) eignen. Mit GeoDH-Systemen, die in 22 europäischen Ländern in Betrieb sind, darunter Ungarn, Polen, die Slowakei, Slowenien, die Tschechische Republik und Rumänien, wo die bestehenden Wärmenetze gut ausgebaut sind, gibt es in Mittel- und Osteuropa ein erhebliches Potenzial.
Die Zukunft der geothermischen Energie
Geothermie ist nach Sonnen-, Wind- und Wasserkraft die viertwichtigste erneuerbare Energiequelle mit einem Potenzial, das von 16 Mrd. kWh im Jahr 2021 auf 47,7 Mrd. kWh im Jahr 2050 steigen könnte. Viele Menschen sehen darin einen wesentlichen Bestandteil der grünen Energiezukunft der Welt. Geothermische Ressourcen können zur Stromerzeugung in jeder Art von System genutzt werden, von ausgedehnten, miteinander verbundenen kontinentalen Übertragungsnetzen bis hin zur Vor-Ort-Nutzung in abgelegenen, kleinstädtischen Gemeinden oder freistehenden Anlagen. Das bedeutet, dass mit Sicherheit noch mehr Länder, sei es in Europa oder auf anderen Kontinenten, dies einführen werden.
