Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energie: Dampftopf Erde

06.07.2005


Warum in die Ferne schweifen, wenn das Gute so nah liegt? Um Energie zu gewinnen, verbrennt die Menschheit Kohle, Gas und Öl. Sie spaltet Atome, verwandelt Sonnenlicht in Strom und versucht, den Wind zu fangen. Dabei steckt in der Erde unter unseren Füßen Energie genug, um selbst den größten Bedarf zu decken. 99 Prozent der Erde sind heißer als 1000 °C; 99 Prozent vom Rest immerhin heißer als 100 °C. Vergleichsweise kühl ist nur die Erdoberfläche. Je tiefer man steigt, desto wärmer wird es: durchschnittlich drei Grad Celsius pro 100 Meter. Aber wie lässt sich diese Erdwärme nach oben fördern? Wie kann man sie zur Stromerzeugung nutzen? Mit diesen Fragen beschäftigen sich die Helmholtz-Wissenschaftler am GeoForschungsZentrum Potsdam.


Dampf und Schwefel

Im Tal von Larderello präsentiert sich die Toskana ganz anders als in den Katalogen der Reiseveranstalter. Dampf zischt, Nebel wallen, es stinkt nach Schwefel. Larderello ist der Geburtsort der Gewinnung von elektrischer Energie aus Erdwärme. 1904 brachte Graf Piero Ginori Conti mit Vulkandampf fünf Glühbirnen zum Leuchten. Heute gewinnen die Italiener aus den inzwischen ohne Schwefelausscheidungen arbeitenden Geothermie-Kraftwerken von Larderello 750 Megawatt Leistung; das reicht für etwa zwölfeinhalb Millionen 60-Watt-Birnen. Zum Vergleich: Eines der modernsten Braunkohlekraftwerke Deutschlands, „Schwarze Pumpe“ südlich von Cottbus, verfügt über zwei Blöcke mit je 800 Megawatt Leistung.


Larderello ist die Ausnahme geblieben. Denn außer in Landschaften wie Island, wo die vulkanische Erdwärme sehr dicht unter der Oberfläche sitzt, ist die Geothermie schwer zugänglich. Das erste deutsche Erdwärmekraftwerk ging im Herbst 2003 im mecklenburgischen Neustadt-Glewe in Betrieb. Es nutzt 98 Grad heißes Wasser aus 2200 Metern Tiefe für die Energiegewinnung. Allerdings erbringt es nur etwa 200 Kilowatt, weniger als ein Zwanzigstel der größten Windräder. Die mit öffentlichen Mitteln geförderte Anlage versorgt im Sommer bis zu 500 Haushalte mit Strom, im Winter wird das heiße Wasser für die Wärmeversorgung des Städtchens eingesetzt.

Der Wasserkreislauf

Die Potsdamer Forscher verfolgen mit ihrer Geothermie-Anlage in Groß Schönebeck, etwas nördlich von Berlin ebenfalls die Methode wie beim Kraftwerk Neustadt-Glewe. Statt einem Bohrloch werden zwei eingesetzt und richten damit einen Wasserkreislauf ein. Die Temperatur des geförderten Wassers aus diesen so genannten hydrothermalen Reservoirs beträgt dabei in Neustadt-Glewe knapp 100 Grad (aus 2,2 km Tiefe), in Groß Schönebeck 150 Grad (aus 4,3 km Tiefe). Über Tage wird dem Wasser dann mit einem Wärmetauscher Energie entzogen. Die Temperatur des Wassers ist ausreichend hoch, um damit elektrischen Strom zu erzeugen. Anschließend wird das Wasser durch ein zweites Bohrloch wieder in den Untergrund geleitet. Unter Tage heizt es sich im heißen Gestein wieder auf, wird dann über das erste Bohrloch erneut an die Oberfläche gefördert und so weiter. Die Vorteile: Es gibt keine langen Transportwege an der Erdoberfläche, auf denen die Wärme ungenutzt verloren gehen könnte. Zudem kann das gleiche Wasser immer wieder neu verwendet werden, ohne dass Abwässer oder andere Rückstände anfallen.

Gestein „stimulieren“

Noch ist dieser Wasserkreislauf nicht Realität. Die Schwierigkeit liegt darin, dass das Gestein in der Tiefe normalerweise nicht durchlässig genug ist, um den Wasserkreislauf zuzulassen. In vielen Experimenten haben die Wissenschaftler aus Potsdam darum Wasser unter so hohem Druck in das Gestein verpresst, dass vorhandene Risse und Hohlräume künstlich vergrößert werden. So wird das Gestein allmählich durchlässiger. Diese so genannte Stimulationstechnik, aus der Erdölindustrie bekannt, wurde erstmals für die hydrothermale Geothermie eingesetzt und fortentwickelt.

„Nach einer Serie von Stimulations-Experimenten haben wir jetzt eine Produktivität erreicht, die die Stromerzeugung aus Erdwärme auch unter hiesigen geologischen Bedingungen energiewirtschaftlich interessant macht“, erklärt Dr. Ernst Huenges, Leiter der Sektion Geothermie am GeoForschungsZentrum Potsdam.

Den Kreislauf einrichten

Der nächste Schritt ist darum die zweite Tiefenbohrung, etwa einen Kilometer von der ersten entfernt. „Danach wollen wir mehrere Monate lang experimentell erforschen, ob sich das von uns geschaffene System von Rissen im Tiefengestein dazu eignet, den Wasserkreislauf auf Dauer zuzulassen“, erklärt Huenges. Es ist wichtig, diese Nachhaltigkeit zu beweisen. „Denn die Investition in die Stromerzeugung lohnt sich nur, wenn die Produktion langfristig sichergestellt ist“, so Huenges. Unter Beteiligung eines Industriepartners soll schließlich am Standort Groß Schönebeck ein Geothermie-Kraftwerk entstehen, das als Demonstrationsanlage verfahrenstechnische und energiewirtschaftliche Untersuchungen ermöglichen wird.

Investoren in die Geothermie erhalten übrigens eine gesetzlich garantierte Vergütung für den Strom, den sie in ihren Anlagen erzeugen. Das schreibt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vor. Im Jahr 2000 hat die Bundesregierung die Geothermie in dieses Gesetz mit aufgenommen und die Konditionen mit der Novelle des EEG 2004 noch einmal verbessert. Bundesumweltminister Jürgen Trittin sieht in der Erdwärme „ein spannendes Kapitel unserer zukünftigen Energieversorgung, einer Energieversorgung ohne Klima- und Umweltprobleme, ohne die Verschmutzung der Meere, ohne Krieg um die letzten Ressourcen und ohne die unabsehbaren Gefahren der Radioaktivität.“

Geothermische Stromerzeugung planungssicher machen

Die bisherigen Forschungsarbeiten in Groß Schönebeck stimmen Huenges optimistisch für die Zukunft der Geothermie in Deutschland. Denn die ist bisher mit großen Kostenrisiken behaftet: Kilometer tiefe Bohrungen sind einige Millionen Euro teuer. Die Gefahr eines Fehlschlages ist deutlich geringer, wenn Gestein mit der Stimulationstechnologie so verändert werden kann, dass der Wasserkreislauf verlässlich funktioniert. Hinzu kommt: Der Untergrund unter dem Versuchsstandort der Potsdamer Forscher ist typisch für Mitteleuropa; was hier experimentell erforscht wird, lässt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in anderen Regionen anwenden. Gute Aussichten also, dass sich die so nahe liegende Erdwärme mittelfristig als regenerative Energiequelle etablieren lässt.

Dr. Ernst Huenges | Helmholtz Geneinschaft
Weitere Informationen:
http://www.gfz-potsdam.de
http://www.helmholtz.de

Weitere Berichte zu: Erdwärme Geothermie Gestein Stromerzeugung Wasserkreislauf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht TU Ilmenau erforscht innovative mikrooptische Bauelemente für neuartige Anwendungen
21.09.2017 | Technische Universität Ilmenau

nachricht Bald bessere Akkus?
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften