Verbesserte geothermische Systeme

Bodensonde zur Energieerzeung

Erdwärme

Verbesserte geothermische Systeme

Von Jochen Zielke/Wolfgang Richter

Geothermie-Kraftwerke machten bisher nur an wenigen Standorten mit Thermalwasservorkommen ökonomisch Sinn. Dank neuer Technik könnte Erdwärme nun auch an anderen Standorten in Frage kommen.

Großflächige Erdwärme-Nutzung

Dank neuer Technologien kommen jetzt vielleicht auch Standorte in Frage, die nur über heißes Tiefengestein verfügen. Damit Geothermie rentabel wird, muss sie im Prinzip dort eingesetzt werden, wo sie gebraucht wird.

Denn der Ausbau von Strom- und Fernwärmenetzen ist teuer. Dank der sogenannten "verbesserten geothermischen Systeme" (englisch: Enhanced Geothermal Systems, EGS) scheint dies nun möglich zu werden. Infrage kommen jetzt auch Gebiete, die nur über heiße Tiefengesteinsschichten verfügen.

Auf solche heißen Gesteinsschichten in 3000 bis 5000 Metern Tiefe trifft man viel häufiger als auf große Heißwasservorkommen im Untergrund. Bei der neuen EGS-Technik wird nun kaltes Oberflächenwasser in den Untergrund gepumpt, um dort Wärmeenergie aufzunehmen.

Eines der größten Forschungsprojekte der Europäischen Union zur Erdwärmenutzung läuft seit 1987 im elsässischen Soultz-sous-Forêts. Das dortige Geothermiekraftwerk arbeitet mit der neuen EGS-Technik und produziert zuverlässig Strom und Wärme für 1500 Haushalte.

Ein Bohrturm bei Nacht

Interessante Alternative: Heizen mit Erdwärme-Sonden

Das Verfahren

Voraussetzung für die EGS ist, dass das heiße Tiefengestein über genügend "Störungszonen" verfügt, also Bereiche, in denen der Boden durch Verschiebungen oder das Aufeinandertreffen verschiedener Materialien Spannungen und in deren Folge Risse aufweist.

Schickt man nun kaltes Wasser über eine Bohrung mit hohem Druck in diese heißen Störungszonen, vergrößern sich kleine Spalten und Hohlräume im Untergrund. Das Wasser kann durch dieses Netzwerk hindurchströmen wie durch einen Durchlauferhitzer. Über eine zweite Förderbohrung in einigen hundert Metern Entfernung fließt das erwärmte Wasser dann wieder nach oben.

Hier erzeugt es über Wärmetauscher Wasserdampf zur Stromerzeugung und gibt anschließend noch seine Resthitze an ein Fernwärmenetz ab. Das abgekühlte Wasser wird dann wieder in den Untergrund zurückgepumpt. Das Wasserkreislaufsystem wird bei den EGS also – im Gegensatz zur Nutzung von Thermalwasser – künstlich erzeugt.

Geothermalgebiet Namaskard, Island.

Island ist reich an oberflächennaher Erdwärme und nutzt sie auch

Feintuning ist wichtig

Welche Gesteinsformationen sich für das "EGS-Verfahren" eignen, ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Ebenso, wo genau und mit wie viel Druck das Wasser von oben eingepresst werden sollte. Denn wird der Druck im Untergrund zu groß, kann es zu kleinen Erdbeben kommen, die an der Oberfläche spürbar sind.

Untersucht wird auch, ob man das Gestein beispielsweise durch Beigabe von Salzsäure poröser und damit wasserdurchlässiger machen kann. So könnte die Durchflussmenge und damit die Leistung der Kraftwerke erhöht werden. Aber auch hier sind Detailkenntnisse gefragt, damit keine ungewollten Nebenwirkungen durch den Kraftwerksbetrieb auftreten.

In Basel und Landau beispielsweise ist es schon zu Mikroerdbeben und in Folge zu Schäden an Gebäuden und Straßen gekommen.

Um die Auswirkungen von Erdwärmebohrungen und das Einbringen von Wasser unter hohem Druck in tiefe Gesteinsschichten weiter zu erforschen, wollen Forscher vom Karlsruher Forschungsinstitut KIT nun ein sogenanntes "Geolab" einrichten. In einem stillgelegten Schwarzwälder Bergwerk wollen sie Messstationen im Untergrund einrichten.

Stand: 12.10.2018, 16:30

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