Wie wird Geothermie genutzt?

Von Kris WalkerJan 31 2013

Geothermie ist die Wärme aus dem Boden gewonnen. Diese Energie stammt aus dem radioaktiven Zerfall von Mineralien und der ursprünglichen Bildung des Planeten. Die Nutzung der Geothermie geht auf alte Menschen zurück, die in heißen Quellen badeten, die von der inerten Wärme der Erde unter den Magmakammern erhitzt wurden.Geothermie wird kontinuierlich in Form von Wärme durch den geothermischen Gradienten geleitet, der die Temperaturdifferenz zwischen dem Planetenkern und seiner Oberfläche darstellt. Geothermie ist kostengünstig, umweltfreundlich, nachhaltig und zuverlässig, aber auf die Bereiche der tektonischen Plattengrenzen beschränkt.

Geothermische Brunnen emittieren Treibhausgase, die in der Erde eingeschlossen sind. Diese Emissionen sind jedoch pro Energieeinheit sehr gering als die von fossilen Brennstoffen freigesetzten, daher hat die Geothermie das Potenzial, die globale Erwärmung zu mildern.

Geothermische Kraftwerke sind in fast 24 Ländern weltweit installiert und produzieren rund 10.715 MW Energie. Obwohl die geothermischen Ressourcen der Erde in großen Mengen zur Verfügung stehen, um unseren eigenen Energiebedarf zu decken, können Bohrungen und die Exploration nach tiefen Ressourcen sehr teuer sein.

Studien zeigen, dass die Zukunft der Geothermie von Subventionen, Zinsen und Energiepreisen abhängt. Die Kosten für die Erzeugung von Geothermie sind jedoch in den letzten zwei Jahrzehnten aufgrund der industriellen Erfahrung und der von der Regierung unterstützten Forschung um 25% gesunken.

Solche heißen Quellen machten der Sammlung und Verteilung von Geothermie durch Kraftwerke Platz. Bildnachweis: Photos.com

Arten von geothermischen Kraftwerken

Es gibt vier Arten von geothermischen Kraftwerken, die kommerziell genutzt werden, darunter die folgenden:

Trockendampfanlagen – Diese Anlage verwendet sehr heißen Dampf und eine kleine Menge Wasser aus dem geothermischen Reservoir. Der Dampf wird durch ein Rohr direkt zu einer Turbine geleitet, um einen Generator zur Stromerzeugung zu drehen. Es ist der älteste Kraftwerkstyp und wurde erstmals 1904 in Lardarello, Italien, eingesetzt.

Flash–Dampfanlagen – Diese Anlage verwendet Hochdruckheißwasser zur Erzeugung von Dampf. Das in den Generator gepumpte heiße Wasser wird vom Druck des Reservoirs befreit. Der Druck sinkt, wodurch Wasser verdampft und die Turbinen sich drehen, wodurch Strom erzeugt wird. Sowohl Entspannungsdampf- als auch Trockendampfkraftwerke setzen geringe Mengen Schwefel, Stickoxid und Kohlendioxid frei, was im Vergleich zu anderen fossilen Kraftwerken etwas geringer ist. Heißes Wasser, das nicht verdampft wird, wird über Injektionsbohrungen in den Vorratsbehälter zurückgeführt.

Binäre Zyklusanlagen – Diese Anlage verwendet Wasser mit mäßiger Temperatur aus dem Reservoir. Heiße geothermische Flüssigkeiten werden von einer Seite eines Wärmetauschers geleitet, um ein Arbeitsfluid in einem separaten Rohr zu erwärmen. Das Arbeitsfluid wird dann verdampft und über eine Turbine zur Stromerzeugung geleitet. Das Arbeitsfluid kann entweder Isobuten oder andere organische Flüssigkeiten wie Pentafluorpropan sein.

Flash /Binary Combined Cycle – Diese Anlage kombiniert Binär- und Flash-Technologien. Geothermisches Wasser wird unter vermindertem Druck zu Dampf verdampft, der in Strom umgewandelt wird. Der Niederdruckdampf tritt aus einer Gegendruckturbine aus und wird in einem binären System kondensiert.

Ein typisches Geothermiekraftwerk. Bildnachweis: Photos.com

Vorteile der Geothermie

Die wichtigsten Vorteile der Geothermie sind:

• Es ist eine umweltfreundliche, erneuerbare Energiequelle.
• Geothermische Kraftwerke liefern konstante Grundlastleistung.
• Die direkte Nutzung von Geothermie kann bis zu 80% im Vergleich zu anderen konventionellen Brennstoffkosten einsparen.
• Richtig verwaltete geothermische Ressourcen können lange Zeit Energie erzeugen.
• Da Geothermie aus heimischen Ressourcen gewonnen wird, verringert sie die Abhängigkeit von importierter Energie.
• Im Vergleich zu anderen traditionellen fossilen Kraftwerken entsteht durch Geothermieanlagen eine geringe Menge an Schadstoffemissionen.
• Geothermische Anlagen nehmen weniger Platz ein.
• Wartungskosten dieser Anlagen sind kostengünstig.
• Während der Produktion gibt es keine Verschwendung oder Nebenproduktgenerierung.

Anwendungen der Geothermie

Zu den wichtigsten Anwendungen der Geothermie gehören:

• Stromerzeugung – Es ist eine vielversprechende Technologie, die an Orten erfolgreich war, die stark von importierten fossilen Brennstoffen abhängen.
• Industrielle Prozesse – Die Erdwärme kann zur Vergärung von Papier, Zellstoff und zur Holztrocknung genutzt werden.
• Geothermische Garnelenfarm – Die weltweit erste geothermisch beheizte Garnelenfarm wurde am Ufer des Waikato River entwickelt. Der Hof erwärmt sein eigenes Wasser mit Wärmetauschern, die Wärme aus dem Abwasser des Kraftwerks nutzen. Kaskadierung reduziert auch den Abfluss von heißem Wasser in den Fluss, um Schäden an Wasserlebewesen zu vermeiden.
• Gartenbau – Geothermische Gewässer werden häufig zur Beheizung kleiner Gewächshäuser für die Produktion von Gemüse, Blumen und Früchten außerhalb der Saison verwendet.
• Fern- und Raumwärme – Fernwärmenetze zirkulieren hydrothermales Wasser aus geothermischen Brunnen zu einzelnen Häusern und Gebäuden über eine Reihe von Rohren. Raumheizung beschäftigt einen Brunnen pro Struktur. Geothermische Fernwärmesysteme haben das Potenzial, 30% bis 50% der Kosten für Erdgasheizung einzusparen.

Quellen und weiterführende Literatur

• Nutzung der Geothermie
• Geothermie: Andere Verwendungen der Geothermie
• Vorteile der Geothermie

Geschrieben von

Kris Walker

Kris hat einen BA(hons) in Medien & Leistung von der University of Salford. Abgesehen von der Überwachung der Redaktions- und Videoteams ist Kris in weit entfernten Ecken der Welt zu finden, um die Geschichte hinter der Wissenschaft im Auftrag unserer Kunden festzuhalten. Außerhalb der Arbeit, Kris sieht endlich eine Rückkehr zu 25 Jahre verletzter Unterstützung von Manchester City.

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