Geothermie
Die Wärme der Erde anzapfen, um sowohl Strom als auch direkte Wärme zu erzeugen. Anders als Sonne und Wind läuft die Geothermie rund um die Uhr, als Grundlast (Baseload), Tag und Nacht. Sie hängt jedoch von der Ressource im Untergrund ab: Die Hauptrisiken liegen bei der Bohrung, der Fluidchemie und der induzierten Seismizität, nicht im Kraftwerksblock.
Die großen Sparten
Trockendampf, Flash, Binär (ORC)
Drei Anlagenfamilien: Trockendampf (Reservoirdampf treibt die Turbine direkt an), Flash (unter Druck stehendes Heißwasser verdampft durch Entspannung) und binärer Organic-Rankine-Cycle (ORC) für Ressourcen mit niedriger bis mittlerer Temperatur, bei dem ein sekundäres Fluid mit niedrigem Siedepunkt die Turbine antreibt.
Fernwärme, tief, oberflächennah, WP
Direkte thermische Nutzung: städtische Fernwärme aus tiefer Geothermie, oberflächennahe Geothermie gekoppelt mit Wärmepumpen für Gebäude und flache Erdwärmesonden. Die gewonnene Wärme dient Heizung, Warmwasser und einigen Industrieprozessen.
Stimulierte geothermische Systeme, Tiefbohrung
Stimulierte geothermische Systeme (EGS) erzeugen oder öffnen Risse im heißen Trockengestein durch Einpressen von Wasser unter Druck, wo kein natürliches Reservoir vorhanden ist. Zusammen mit Tiefbohrungen sollen sie die Geothermie über vulkanische Zonen hinaus erweitern — auf Kosten eines Risikos induzierter Seismizität.
Zentrale Herausforderungen
- Ressource & Bohrung — Das Explorationsrisiko bestimmt das Projekt: Erst nach der Bohrung weiß man, ob das Reservoir die versprochene Schüttung und Temperatur liefert. Die Kosten der tiefen, unsicheren Bohrungen dominieren das Budget.
- Fluidchemie — Geothermische Solen sind aggressiv: Stahlkorrosion, Verkalkung (Scaling) von Leitungen und Wärmetauschern sowie nicht kondensierbare Gase — darunter giftiger, korrosiver Schwefelwasserstoff (H2S) — die behandelt werden müssen.
- Induzierte Seismizität — Die Stimulation eines Reservoirs, besonders bei EGS, kann spürbare Erdbeben auslösen. Das Projekt Basel (2006) ist der Referenzfall: mikroseismische Überwachung und Ampel-Stoppprotokolle sind zur Pflicht geworden.
- Prozesssicherheit im Binärkreislauf — In einer Binäranlage (ORC) ist das organische Arbeitsmittel oft brennbar: Leckagekontrolle, Zoneneinteilung explosionsfähiger Atmosphären und sicherheitsgerichtete Systeme (IEC 61511) sichern den Kraftwerksblock.
- Ressourcenmanagement & Reinjektion — Um dauerhaft zu bestehen, muss ein Geothermiefeld im Gleichgewicht betrieben werden: Reinjektion des abgekühlten Fluids zur Stützung des Reservoirdrucks und zur Vermeidung vorzeitiger Erschöpfung oder Abkühlung.
Siehe auch
Geothermie-spezifische Normen
- Prozesssicherheit & Druckgeräte — Es gibt wenige eigene internationale Geothermie-Normen: Anlagen wenden allgemeine Regeln zur Prozesssicherheit und zu Druckgeräten an (Behälter, Dampf, Turbine, Wärmetauscher).
- IEC 61511 — Funktionale Sicherheit sicherheitsgerichteter Systeme (SIS): relevant für die Prozesssicherheit einer Binärkreislauf-Anlage (ORC), deren Arbeitsmittel oft brennbar ist.
- IEC 60079-0 — Explosionsfähige Atmosphären: Zoneneinteilung und Betriebsmittel für brennbare Gase und Schwefelwasserstoff (H2S) in manchen Geothermiefluiden.
Verwandte Normseiten auf IndustryHub
Hauptakteure
Turbinen & Binärkreislauf
Ormat, Toshiba, Mitsubishi Power.
Betreiber & Entwickler
Enel Green Power, Calpine („The Geysers“), Ormat.
Bohrung
Baker Hughes, SLB.
Wärmepumpen & oberflächennahe Geothermie
Vaillant, Viessmann, Bosch.
Prägende Fakten
| Fakt | Jahr | Ort | Lehre |
|---|---|---|---|
| „The Geysers“ — das größte Geothermiefeld der Welt | 1960er | Kalifornien, USA | Seit den 1960er-Jahren in Betrieb, ist „The Geysers“ das größte Geothermiefeld der Welt und ein langlebiges Beispiel für grundlastfähigen erneuerbaren Strom, der über Jahrzehnte Tag und Nacht läuft. |
| EGS Basel — induzierte Seismizität | 2006 | Basel, Schweiz | Ein Projekt zur stimulierten Tiefengeothermie (EGS) löste spürbare Erdbeben aus und wurde gestoppt. Es ist der Referenzfall für das Risiko induzierter Seismizität bei EGS. |