Geothermie ist nützlich, um Wärmeenergie zu gewinnen. In einer kleinen Anlage dient es beispielsweise der Warmwasser- und Heizungsversorgung. Es gibt jedoch geothermische Kraftwerke, die unterirdische Wärme nutzen, um Hochtemperaturdampf zu erzeugen und Strom zu erzeugen.
Unter Geothermie versteht man die Energie, die aus im Erdinneren befindlichen Erdwärmereservoirs gewonnen und energetisch oder anderweitig genutzt werden kann.
Geothermie gilt als erneuerbare und nachhaltige Energiequelle.
Die Treibhausgasemissionen von geothermischen Kraftwerken betragen durchschnittlich 45 Gramm Kohlendioxid pro Kilowattstunde Strom oder weniger als 5 % der Menge von konventionellen Kohlekraftwerken.
Wie kann Erdwärme in elektrische Energie umgewandelt werden?
Eine der am häufigsten genutzten Anwendungen der Geothermie ist die Stromerzeugung. Die Wahl der Technologie zur Stromerzeugung hängt von der Art des geothermischen Reservoirs ab.
Die weitere Dampfbehandlung erfolgt wie in einem konventionellen Kraftwerk: Der Dampf wird einer Dampfturbine zugeführt, die den Rotor eines elektrischen Generators antreibt. Nachdem die Dampfturbine in den Kondensator eintritt, wird es kondensiert, um das so gewonnene Wasser in die geothermische Quelle zurückzuführen.
Geothermie nutzt Dampf, um die Dampfturbine anzutreiben. Dampf (nass oder trocken) kann direkt aus der Lagerstätte gewonnen werden, aber auch künstlich in heißen, trockenen Gesteinen, sogenannten Advanced Geothermal Systems, erzeugt werden.
In Schichten mit niedrigeren Fluidtemperaturen wird Dampf zum Antreiben der Turbinen indirekt durch Erhitzen des Arbeitsfluids mit einem niedrigeren Siedepunkt als dem Siedepunkt von Wasser gewonnen.
Die Dampfturbine ist mit einem elektrischen Generator verbunden, der die Kreisbewegung in elektrische Energie umwandelt.
Arten von geothermischen Anlagen
Geothermische Kraftwerke lassen sich in drei Grundtypen einteilen:
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Trockendampfanlagen.
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Eindampfanlagen (einfach und doppelt).
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binäre Pflanzen.
Geothermische Trockendampfkraftwerke
Trockendampfkraftwerke sind die ersten geothermischen Kraftwerke, die kommerziellen Status erreicht haben.
Dampf kann direkt aus der Förderbohrung in die Turbine eingespeist und nach Expansion an die Atmosphäre abgegeben werden. In der Regel wird überhitzter Dampf erzeugt, der nur geringe Mengen anderer Gase enthält.
Ein solcher direkter Kondensationskreislauf ist die einfachste und billigste Möglichkeit, Strom zu erzeugen. Sie werden dort eingesetzt, wo der Dampf einen großen Anteil an nicht kondensierenden Gasen enthält.
Verdunstungsgeothermiekraftwerke
Verdunstungsgeothermie-Kraftwerkstechnologie wird in dominanten Wasserbetten angewendet. Die Energie ist in diesem Fall Druckwasser. Da der Druck im Brunnen im Allgemeinen niedriger ist als der Druck im Brunnen, fließt das Wasser unter Druck im Brunnen an die Oberfläche.
Durch den Druckabfall verdunstet ein gewisser Teil der Flüssigkeit und der Brunnen produziert gleichzeitig heißes Wasser und Dampf.
Die Doppelverdampfungsanlage ist eine Verbesserung gegenüber der Einzelverdampfungsanlage und liefert 15-25 % mehr Produktion.
geothermische Kraftwerke mit binärem Kreislauf
Geothermische Kraftwerke mit binärem Zyklus sind konventionellen thermischen Kraftwerken (fossile oder nukleare Brennstoffe) am nächsten.
Das Arbeitsmedium befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf. Das ausgewählte Arbeitsmedium erhält Wärme von der Erde durch das geothermische Fluid, verdampft, expandiert in der Turbine, kondensiert und kehrt mittels einer Förderpumpe zum Verdampfer zurück.
Binäre Anlagen ermöglichen die Umwandlung von Erdwärme in Strom aus Niedertemperatur-Heißwasserspeichern mit Temperaturen über 85 Grad Celsius.
Die Nutzung binärer Pflanzen wurde mit der Einführung der Kalina-Technologie verbessert . Ein Gemisch aus Wasser und Ammoniak verdampft innerhalb eines endlichen Temperaturbereichs und erzeugt Zweikomponentendampf (z. B. 70 % Ammoniak und 30 % Wasser). Im Gegensatz dazu basiert der organische Rankine-Zyklus auf reinen Flüssigkeiten, die bei einer bestimmten Verdampfungstemperatur verdampfen.
