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Verfahren zur Stromerzeugung mit Erdwärme

Bei der Stromerzeugung mit Erdwärme wird zwischen zwei verschiedenen Verfahren unterschieden. Beim ersten Verfahren wird die Oberflächenwärme der Erde indirekt genutzt. Hier kommen meist Wärmepumpen zum Einsatz. Die zweite Variante nutzt für die Stromerzeugung mit Erdwärme die in tiefer gelegenen Erdschichten gespeicherte Erdwärme. Je weiter man in die Erdkruste vordringt, desto höher ist die Temperatur, die zur Stromerzeugung mit Erdwärme genutzt werden kann.

Stromerzeugung mit ErdwärmeDie vorhandene Erdwärme hängt zum Teil auch von dem Gebiet, in dem sie vorkommt ab. Besonders Gegenden, die vulkanische Aktivitäten zu verzeichnen haben, entwickeln als sogenannte hochenthalpe Lagerstätten, höhere Erdwärmereserven, die für die Stromerzeugung mit Erdwärme nutzbar gemacht werden können. Auch Bergbaugebiete sind für eine Erdwärmenutzung prädistiniert, da in den Schächten bis zu 120 Grad Celsius heißes Wasser gefunden werden kann, dass für die Stromerzeugung mit Erdwärme genutzt werden könnte. In höher gelegenen Erdschichten solcher Gebiete befinden sich oft mehrere hundert Grad heiße aus Wasser und Dampf bestehende Depots. Diese können für den Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung mit Erdwärme oder zur Speicherung in Wärmenetzen genutzt werden.

Wann ist die Stromerzeugung mit Erdwärme möglich?

Grundsätzlich gilt, je höher die benötigte Temperatur ist, desto tiefer muss in die Erdschichten eingedrungen werden. Eine Stromerzeugung mit Erdwärme ist erst bei Temperaturen von über einhundert Grad möglich. Zur Gewinnung dieser enormen Wärmemengen werden, unabhängig von der geologischen Situation am Standort, von der erwarteten Energiemenge und des benötigten Temperaturniveaus, Erdwärmepumpen eingesetzt.

Hot-Dry-Rock-Verfahren zur Stromerzeugung

Stromerzeugung mit ErdwärmeDa die in mehreren tausend Meter Tiefe gelegenen geothermischen Lagerstätten aber nur an geologisch begünstigten Stellen zu finden sind, hat das sogenannte Hot-Dry-Rock-Verfahren eine große Bedeutung für die Stromerzeugung mit Erdwärme im geothermischen Kraftwerk. Das Prinzip funktioniert ähnlich wie bei einem Durchlauferhitzer. Hierbei wird kaltes Wasser bis zu einer Tiefe von ca. 5000 m in die Erde gepumpt. Dort fließt es durch Gesteinsrisse, wird erwärmt und an einer anderen Stelle wieder an die Erdoberfläche gepumpt, um die Turbinen des Erdwärmekraftwerks anzutreiben.

Deutschen Varianten zur Stromerzeugung mit Erdwärme

In Deutschland kommen allerdings hauptsächlich das OCR ("Organic Ranking Cycle") und das Kalina Verfahren zum Einsatz. Diese beiden Systeme funktionieren ähnlich.

OCR Verfahren

Für die Stromerzeugung mit Erdwärme wird hier dem heißen Wasser über einen Wärmetauscher entzogen, mit dem ein zweiter Kreislauf gespeist wird, der dann die Turbine in dem Generator des Kraftwerks antreibt. In diesem zweiten Kreislauf wird beim OCR-Verfahren ein spezielles organisches Arbeitsmedium verwandt, das bereits bei Temperaturen unter 100 Grad Celsius zu sieden beginnt und entsprechend früher in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht. So können hier auch Thermalwasser mit weniger als 100 Grad für die Stromerzeugung mit Erdwärme genutzt werden.

Kalina Verfahren

Der Unterschied des Kalina-Verfahrens liegt in der Verwendung eines Wasser-Ammoniak-Gemisches anstatt des organischen Arbeitsmittels. Bei diesem Verfahren kann auch mit besonders niedrigen Thermalwasser-Temperaturen gearbeitet werden. Jedoch bringen es beide Verfahren leider nur auf ca. 10 bis 14 Prozent Wirkungsgrad.