Da die Großhandelspreise für Gas in die Höhe schießen – bedingt durch Versorgungsengpässe und die Auswirkungen der russischen Invasion in der Ukraine – und die Welt versucht, sich von treibhausgasemittierenden fossilen Brennstoffen zu trennen, steigt die Nachfrage nach alternativen, erneuerbaren Energiequellen. Herkömmliche Erneuerbare weisen jedoch gewisse Einschränkungen auf. Wind und Sonne sind notorisch variabel, und die dafür erforderlichen Energiespeichertechnologien sind derzeit weder ganz ausgereift noch kosteneffektiv. Die Verbrennung von Biomasse setzt immer noch Treibhausgase frei, während Wasserkraft- und konventionelle Geothermiekraftwerke nur begrenzt an Standorten errichtet werden können. Für die Geothermie dürfte dies jedoch bald nicht mehr der Fall sein.
Jim Hollis ist Mitbegründer und Chief Operating Officer von Geothermal Technologies Inc., einem in den USA ansässigen Unternehmen, das an einer experimentellen neuen Form von geothermischen Kraftwerken arbeitet, die die Nutzung revolutionieren könnten.
Wie Herr Hollis, ein Mitglied der Society of Exploration Geophysicists, erklärte, gibt es verschiedene Ansätze, um die Wärme der Erde anzuzapfen.
Er sagte: „Wenn Sie sich das ansehen, was wir als erste Generation bezeichnen, sind dies diese natürlichen geothermischen Systeme.
„Hier nutzt man eine Art Vulkan oder Magma als Wärmequelle. Es gibt ein Fraktursystem, eine Wasserquelle und Wasserleitungen.
„Wenn man sich weltweit umschaut, gibt es eine Handvoll dieser Dinger, aber leider sind sie super selten.
„Deshalb ist Geothermie ein sehr kleiner Teil der erneuerbaren Energie.
„Es ist frustrierend, weil das Zentrum der Erde heißer ist als das Antlitz der Sonne. Da unten ist Hitze! Ich meine, die Erde ist diese riesige Batterie, richtig?“
Ein neuer Ansatz zur Erschließung dieser Ressource – genannt „Hot Dry Rock“ oder „Enhanced Geothermal Systems“ – wurde vor etwa 20 Jahren erprobt.
Dieses Konzept beinhaltet, ein paar Löcher in die Erde zu bohren, bis es wirklich heiß wird, kaltes Wasser in eine Bohrung zu gießen, es aufzuheizen und zum anderen Loch zu wandern, wo Sie es hochpumpen und Dampf erzeugen können, um eine elektrische Turbine anzutreiben .
Herr Hollis sagte: „Dafür wurden über eine Milliarde Dollar ausgegeben. Funktioniert nicht.“
Hot Dry Rock, erklärte er, habe verschiedene Probleme. Zum einen findet das Wasser, das Sie in die Bohrlöcher gießen, manchmal ein paar Risse in der Tiefe und geht verloren.
Herr Hollis fügte hinzu: „Aber das größte Problem ist, dass Rock ein Dirigent ist. Du gießt das kalte Wasser hinein, es kühlt den Stein ab – und dann funktioniert das System nicht.“
Sogenannte geothermische Systeme mit „geschlossenem Kreislauf“ oder „dritter Generation“ überwinden das erste Problem, indem sie eine Wärmeübertragungslösung in erdverlegten Rohren zirkulieren lassen.
Das Gestein rund um die Schleifen kühlt sich jedoch irgendwann ab – und braucht „geologische Zeit“, um es wieder aufzuheizen – was bedeutet, dass jede Installation wirklich eine begrenzte Betriebsdauer hat, bevor Sie sie abholen und an einen neuen Standort verlegen müssen.
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Hier kommt das „GenaSys“-Design der vierten Generation von Geothermal Technologies ins Spiel – basierend auf einem Konzept, das erstmals an der Johns Hopkins University in Baltimore entwickelt wurde.
Der Schlüssel zu diesem Ansatz ist die Erschließung des Wassers, das sich am Boden von Öl- und Gasbecken befindet.
Herr Hollis erklärte: „Es ist super heiß. Wir wissen davon, weil wir da unten Frack-Wasser und so Zeug injiziert haben, richtig?
„Was am Wasser so cool ist, ist, wenn man seitliche Injektionsbrunnen einrichtet, kann man Konvektionsströmungen erzeugen [in the surrounding groundwater] die Wärme aus einem viel größeren Bereich abbaut.“
Die Strömungen, erklärte er, ergänzen die Wärme um das System herum und tragen dazu bei, dass die durch das Einspritzen von Wasser in das Fallrohr erzeugte Kaltfront die Warmwasserleitung nicht erreicht.
Herr Hollis fügte hinzu: „Diese Dinge werden Jahrzehnte dauern.“
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Geothermal Technologies steht kurz vor dem Bau eines Prototypbrunnens im Denver-Becken.
Herr Hollis fügte jedoch hinzu: „Das Superschöne daran ist, dass diese Warmwasser-Grundwasserleiter überall sind – so ziemlich überall, wo Sie Öl bekommen.“
Während die Einrichtung schwieriger wäre, könnten GenaSys-Systeme sogar offshore eingesetzt werden – zum Beispiel in der Nordsee, um Bohrplattformen über erschlossenen Öl- und Gasquellen umzufunktionieren.
Herr Hollis schloss: „So können wir diese Dinge global skalieren und die Fähigkeit, Erdwärme als Ergänzung zu Sonne, Wind und anderen Dingen einzubringen, wirklich steigern.“