Nutzung geothermaler Ressourcen: Geothermale Energieproduktion

Geothermale Energie kann weltweit gefunden werden, ihre Nutzung hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise der Tiefe der Ressource, der Temperatur, den geologischen Gegebenheiten, dem Ressourcentyp und der Nähe zur Energienachfrage.

Der Ressourcentyp und die Temperatur bestimmen die Anwendungen, die die Wärme aus dem Untergrund nutzen können. Für die Stromerzeugung werden traditionell Temperaturen von mehr als 150 Grad Celsius oder höher benötigt. Es gibt jedoch neue Technologien, die es ermöglichen, bei Temperaturen von etwa 70 Grad Celsius Strom aus geothermaler Energie zu erzeugen. Die wirtschaftliche Machbarkeit hängt jedoch von den allgemeinen Marktbedingungen ab.

Niedrigere Temperaturen können für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden, wie z.B. Wärme in industriellen Prozessen, Heizung von Gewächshäusern, Fernwärmesystemen oder Gebäuden, Beheizung von Schwimmbädern, Fußwegen, Aquakultur, Lebensmitteltrocknung und vielem mehr. Erdwärmepumpen und Wärmetauscher mit elektrischer Unterstützung können den Einsatz geothermaler Energie für Heizung und Kühlung erweitern.

Länderübersicht zur Produktion

Heutzutage nutzen 30 Länder geothermale Energie zur Stromerzeugung. Die führenden Länder repräsentieren rund 93% der installierten geothermischen Stromerzeugungskapazität von 15.854 MW (Stand Januar 2022). Es gibt fünf Länder, die zur GW-Klub gehören und eine geothermische Stromerzeugungskapazität von 1.000 MW oder mehr haben.

Geothermale Stromerzeugung

Die meisten Länder, die heute Strom aus geothermaler Energie erzeugen, liegen in den heißen Regionen der Welt entlang der Grenzen der tektonischen Platten, wie dem Pazifischen Feuerring, der oft mit vulkanischen Aktivitäten verbunden ist. Diese Hochenthalpie-Regionen stellen die wirtschaftlichste Art der Nutzung geothermaler Energie dar. Es gibt jedoch auch eine zunehmende Anzahl von Ländern, die nicht als „traditionelle geothermale Länder“ betrachtet werden und nur Zugang zu Niedrigenthalpie-Ressourcen mit geringerer Temperatur haben und dennoch geothermische Elektrizität erzeugen. Das beste Beispiel dafür ist die Türkei mit einer installierten Stromerzeugungskapazität von rund 1.663 MW (Stand August 2021).

Heutzutage gibt es weltweit etwa 400 geothermische Kraftwerke (die oft aus mehreren Einheiten/Anlagen bestehen). Je näher man in die Satellitenansicht zoomt, desto genauer kann man die Kühltürme der einzelnen Anlagen sehen. Die Karte wird regelmäßig aktualisiert.

Maximale Energieerzeugung aus Geothermie Je nach Qualität der Ressource kann festgestellt werden, dass kein Land der Welt sein gesamtes vorhandenes Ressourcenpotenzial vollständig nutzt. Während Länder wie Island Geothermie in einem recht großen Umfang nutzen, z.B. für die Beheizung von Schwimmbädern, Fernwärme, industrielle Anwendungen und Stromerzeugung, bleiben große ungenutzte Potenziale bestehen, und nur etwa 30% des Stroms in Island werden derzeit aus Geothermie erzeugt.

Länder wie Indonesien, Japan und die USA nutzen nur einen Bruchteil ihres Ressourcenpotenzials. Indonesien allein hat ein geschätztes Potenzial von bis zu 29.000 MW, nutzt aber bisher nur eine geothermische Stromerzeugungskapazität von 2.133 MW. In Japan gilt das Gleiche.

Mit zusätzlicher technologischer Entwicklung, wie geschlossenen Kreislaufsystemen, verbesserten/geotechnischen Systemen oder der Erschließung von sehr tiefen überkritischen Wärmereserven, könnte die derzeit geschätzte geothermische Stromerzeugungskapazität (konservativ) von 150.000 GW in Zukunft nur ein Bruchteil dessen sein, was tatsächlich erschlossen werden könnte.

Gleichzeitig dürfte das Potenzial geothermaler Ressourcen niedrigerer Temperaturen für die Stromerzeugung ein Vielfaches des Potenzials für Hochtemperaturen betragen. Hier sind die Möglichkeiten grenzenlos.

Stromerzeugung Geothermale

Energie wird zur Stromerzeugung durch Turbinen-Generatorsätze an der Oberfläche verwendet. Traditionelle Dampfturbinen, entweder Trockendampf oder Flash, nutzen Ressourcen mit hohen Temperaturen von 150 Grad Celsius an der Oberfläche und mehr.

Die bestehende Kraftwerkstechnologie verwendet den Hochtemperaturdampf, entweder Trockendampf, wo verfügbar, oder aus Dampf-Wasser-Gemischen, die die Turbine antreiben, um Strom zu erzeugen. Die durchschnittliche Größe von geothermischen Trockendampf- und Flash-Kondensationskraftwerken beträgt etwa 53 MW.

Für Ressourcentemperaturen zwischen 70 Grad und etwa 150 Grad Celsius erweitert die Verwendung einer Turbine mit binärem Kreislauf die Möglichkeiten zur Stromerzeugung aus geothermischer Energie.

Diese Technologie nutzt in sehr einfachen Worten eine sekundäre Flüssigkeit, die bei niedrigeren Temperaturen siedet, und der dort erzeugte Dampf treibt eine Turbine an, die Elektrizität erzeugt. Diese Technologie ist etwas komplexer und teurer, aber auch für höhere Temperaturen heute durchaus konkurrenzfähig. Die durchschnittliche Größe von geothermischen Kraftwerken mit binärem Kreislauf beträgt etwa 10 MW. Gleichzeitig gibt es viele neue Technologieanbieter, die kleine binNutzung geothermaler Ressourcen: Geothermale Energieproduktion

Die Nutzung geothermaler Ressourcen zur Energieproduktion bietet zahlreiche Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten. Geothermische Energie kann weltweit gefunden werden und ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle. Ihre Nutzung erfolgt entweder zur Stromerzeugung oder direkt als Wärme, je nach Temperatur und geologischen Gegebenheiten.

Für die Stromerzeugung werden in der Regel hohe Temperaturen von mehr als 150 Grad Celsius benötigt. Es gibt jedoch neue Technologien, die es ermöglichen, auch bei niedrigeren Temperaturen um die 70 Grad Celsius Strom zu erzeugen. Die wirtschaftliche Machbarkeit hängt jedoch von den Marktbedingungen ab.

Niedrigere Temperaturen können vielfältig genutzt werden, beispielsweise zur Beheizung von Gewächshäusern, industriellen Anwendungen, Schwimmbädern, Aquakulturen und zur Lebensmitteltrocknung. Erdwärmepumpen und Wärmetauscher können die Nutzung geothermaler Energie für Heizung und Kühlung weiter ausbauen.

Derzeit nutzen etwa 30 Länder geothermale Energie zur Stromerzeugung. Die führenden Länder in der geothermischen Stromerzeugung sind die USA, Indonesien, die Philippinen, die Türkei, Neuseeland, Mexiko, Italien, Kenia, Island und Japan. Es gibt jedoch noch ein erhebliches ungenutztes Potenzial, da kein Land weltweit sein gesamtes geothermales Potenzial ausschöpft.

Geothermale Energie wird entweder durch Dampfturbinen oder durch den Einsatz von Turbinen mit binärem Kreislauf zur Stromerzeugung genutzt. Die Größe der geothermischen Kraftwerke variiert, wobei die durchschnittliche Größe bei etwa 53 MW für Trockendampf- und Flash-Kondensationskraftwerke und bei etwa 10 MW für Kraftwerke mit binärem Kreislauf liegt.

Die direkte Nutzung von geothermaler Energie ist vor allem für die Beheizung von Schwimmbädern, Bädern und für die Raumheizung in Form von Fernwärme von Bedeutung. Auch die Beheizung von Gewächshäusern und industriellen Anwendungen spielt eine wichtige Rolle. Geothermale Energie kann auch für Kühlzwecke genutzt werden, entweder durch Absorption oder durch den Einsatz von Wärmepumpen.

Fazit

Insgesamt bietet die Nutzung geothermaler Ressourcen ein großes Potenzial zur nachhaltigen Energieerzeugung und zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Mit weiterer technologischer Entwicklung und Erschließung neuer Ressourcen könnte die geothermische Energieproduktion in Zukunft weiter zunehmen und einen wichtigen Beitrag zur globalen Energieversorgung leisten