Wie funktioniert Geothermie?
Die geothermische Stromerzeugung entzieht der Wärme tief in der Erde Energie. An einigen Orten, wie den Inseln Island, den Philippinen und Japan, sind geothermische heiße Quellen üblich, wodurch die Energie leicht zugänglich ist. An anderen Orten ist nur mehr als 1,6 km unter der Oberfläche ausreichend Wärme vorhanden, was die Gewinnung von Erdwärme unpraktisch macht. Löcher, die überall in diese Höhe gegraben wurden, können normalerweise zur Erzeugung von Geothermie verwendet werden.
Die erste Station zur geothermischen Stromerzeugung wurde am 4. Juli 1904 auf dem Trockendampffeld von Larderello in Italien gebaut und von Prinz Piero Ginori Conti getestet, wobei die geothermische Stromerzeugung erst seit etwas mehr als einem Jahrhundert genutzt wurde. Die geothermische Energieerzeugung ist jedoch keine bedeutende Energiequelle weltweit. Sie macht nur etwa 0,1% der globalen Energie oder eine Leistung von etwa 100 Gigawatt aus. Geothermie wird nur in den Ländern der Philippinen und Islands in großem Umfang genutzt, wo sie 15 bis 20% der Stromerzeugung ausmachen.
Die gebräuchlichste Methode zum Betrieb einer Geothermie-Anlage ist der binäre Kreislauf, bei dem mäßig heißes Wasser aus flachen geothermischen Wärmequellen über Rohre, sogenannte Wärmetauscher, geleitet wird, die eine Sekundärflüssigkeit - typischerweise Butan- oder Pentankohlenwasserstoff - mit einem hohen Siedepunkt enthalten niedriger als Wasser. Die Hitze lässt das Sekundärfluid zu Dampf aufblitzen, was Turbinen antreibt, die Elektrizität erzeugen. Die Flüssigkeit wird dann wieder kondensiert und für weitere Zyklen verwendet. Der Druck des Sekundärfluids ist normalerweise ziemlich hoch und beträgt etwa 500 PSI.
Geothermische Energie aus heißem, trockenem Gestein ist eine andere Art der geothermischen Stromerzeugung. Diese Methode pumpt Wasser tief in die Erde und bringt es in Kontakt mit dem heißen, trockenen Gestein, das der Methode ihren Namen gibt. Das Gestein erwärmt das Wasser, das dann abgepumpt und entweder direkt mit Dampfturbinen oder durch ein binäres Kreislaufsystem gepumpt wird. Diese Anlagen, die auch als Enhanced Geothermal Systems bezeichnet werden, haben eine Nutzungsdauer von etwa 20 bis 30 Jahren, bevor das Gestein zu weit abgekühlt ist, als dass die Anlage wirtschaftlich wäre. In 50-100 Jahren erholt sich die volle Wärme.
Eine andere Art der geothermischen Stromerzeugung sind Flash-Steam-Anlagen. Diese Pflanzen ziehen heißes Hochdruckwasser aus der Tiefe der Erde in Tanks, in denen das Wasser durch den Druckabfall in Dampf zerfällt, der dann zum Drehen von Turbinen verwendet wird. Eine der ältesten Arten ist die direkte Wärme, die heißes Wasser aus der Nähe der Erdoberfläche in Rohre leitet, um Gebäude zu heizen, Wasser für die Fischzucht zu erhitzen, Pflanzen in Gewächshäusern anzubauen, Milch zu pasteurisieren usw. Dies funktioniert nur in Gebieten, in denen es ausreichend heiß ist Wasser ist in der Nähe der Oberfläche verfügbar.