Geothermie und Dampf

Eine der vielversprechendsten Anwendungen der geothermischen Energie liegt in ihrer Fähigkeit, Dampf zu erzeugen.

Nach dem heutigen Stand der Technik liegt die Mindesttemperatur dafür bei 120 Grad Celsius. Das bedeutet, dass die an die Oberfläche gebrachte geothermische Flüssigkeit diese Temperatur haben muss. Konkret bedeutet dies unter westeuropäischen Bedingungen, wo der durchschnittliche geothermische Gradient 3 Grad Celsius pro 100 Meter beträgt, dass die geothermische Wärme in einer Tiefe von mindestens 4.000 Metern gewonnen werden muss. Wenn das Gefälle viel günstiger ist, wie in Teilen Spaniens, Griechenlands und Italiens, reichen Bohrungen in geringeren Tiefen aus.

Wird der Dampf an die Oberfläche gebracht, stehen verschiedene Systeme zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.

Eine der Anwendungen der Dampferzeugung durch geothermische Energie ist die Erzeugung von Elektrizität.

Prinzipiell sind dafür drei Methoden möglich

Direkt

Dampfkraftwerke nutzen hydrothermale Flüssigkeiten, hauptsächlich Dampf. Der Dampf wird direkt in eine Turbine geleitet, die einen Generator antreibt, der Strom erzeugt. Dank des Dampfes müssen für den Betrieb der Turbine keine fossilen Brennstoffe mehr verbrannt werden. (Damit entfällt auch die Notwendigkeit, Brennstoffe zu transportieren und zu lagern!)

Dies ist die älteste Art von geothermischen Kraftwerken. Es wurde erstmals 1904 in Lardarello in Italien eingesetzt.

Flash

Hydrothermale Flüssigkeiten mit einer Temperatur von über 182°C (360°F) können in Flash-Anlagen zur Stromerzeugung genutzt werden.

Die Flüssigkeit wird in einen Tank eingespritzt, in dem ein viel niedrigerer Druck herrscht als in der Flüssigkeit, wodurch ein Teil der Flüssigkeit schnell verdampft oder "flashed". Der Dampf treibt dann eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt.

Verbleibt Flüssigkeit im Tank, kann diese in einem zweiten Tank erneut “flashed" werden (Doppelblitz), um noch mehr Energie zu gewinnen.

Binaryy

Die meisten geothermischen Gebiete enthalten Wasser mit mäßiger Temperatur (weniger als 400°F). Aus diesen Flüssigkeiten wird in Binärkreislaufanlagen Energie gewonnen.

Heiße geothermische Flüssigkeit und eine sekundäre (daher "binäre") Flüssigkeit mit einem viel niedrigeren Siedepunkt als Wasser durchlaufen einen Wärmetauscher. Die Wärme der geothermischen Flüssigkeit verdampft die Sekundärflüssigkeit, die dann die Turbinen antreibt.

Da es sich um einen geschlossenen Kreislauf handelt, werden praktisch keine Emissionen in die Atmosphäre abgegeben. Wasser mit gemäßigter Temperatur ist die bei weitem häufigste geothermische Quelle, und die meisten geothermischen Kraftwerke der Zukunft werden Binärkreislauf-Anlagen sein.