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Geothermie

Geothermische Anlage

Geothermische Anlage

Geothermische Kraftwerke sind die Anlagen, die für die Umwandlung von Geothermie in Elektrizität verantwortlich sind. Eine Geothermie-Anlage ist eine Anlage, in der aus Erdwärme Strom erzeugt wird.

Geothermie ist die in der Erde enthaltene Wärmeenergie. Diese Einrichtungen führen in einer bestimmten Tiefe der Erdschichten einen thermodynamischen Austausch durch, um ein Fluid zu erwärmen. Diese Wärme wird zur Stromerzeugung genutzt. Da die Wärme im Erdinneren unerschöpflich ist, kann man sagen, dass diese Form der Stromerzeugung eine Quelle erneuerbarer Energie ist.

Geothermische Kraftwerke ähneln anderen Dampfturbinenkraftwerken. In allen thermoelektrischen Anlagen wird auf die eine oder andere Weise Wärme erzeugt, um eine Flüssigkeit zu erwärmen und Dampf zu erzeugen. Mit dem erzeugten Dampf wird eine an einen elektrischen Generator angeschlossene Dampfturbine betrieben. Auf diese Weise wird Strom erzeugt. Anschließend wird das Fluid abgekühlt und zur Wärmequelle zurückgeführt. Der Unterschied zwischen den verschiedenen thermoelektrischen Anlagen beruht auf der Art und Weise, wie die anfängliche Wärme gewonnen wird. In Wärmekraftwerken werden sie durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, meist Kohle oder Erdgas, gewonnen. In Kernkraftwerken wird Wärme durch Kernspaltungsreaktionen der Atome gewonnen. Bei Geothermiekraftwerken wird Wärme aus den inneren Schichten der Erde gewonnen.

Je nach Temperatur, Tiefe und Qualität des entnommenen Wassers und Dampfes können drei Arten von Geothermiekraftwerken unterschieden werden.

  • Erdwärmekraftwerke mit binärem Kreislauf
  • Trockener Dampf geothermische Anlagen.
  • Flash-Steam-Geothermiekraftwerke oder Flash-Steam-Kraftwerke.

Geothermische Anlagen des Binärzyklus

Die geothermischen Doppelkreiskraftwerke sind die jüngste Entwicklung. Diese Art von thermoelektrischen Kraftwerken kann mit nicht sehr hohen Temperaturen von nur 57 Grad Celsius arbeiten. Das Hauptmerkmal dieses Anlagentyps ist, dass mäßig heißes Wasser zusammen mit einer anderen Flüssigkeit mit einem Siedepunkt geleitet wird, der viel niedriger als der von Wasser ist. Da das Sekundärfluid einen so niedrigen Siedepunkt aufweist, verdampft es schnell und kann zum Antreiben der Dampfturbinen verwendet werden.

Dies ist die häufigste Art von Geothermiekraftwerken in Projekten, die derzeit gebaut werden. Sowohl der Rankine-Zyklus als auch der Kalina-Zyklus werden verwendet. Der thermische Wirkungsgrad von Erdwärmeanlagen mit binärem Kreislauf beträgt ungefähr 10-13%.

Trockendampf-Geothermiekraftwerke

Die Trockendampf-Geothermieanlagen sind die Geothermieanlagen von einfacherem und älterem Design. Sie nutzen direkt geothermischen Dampf bei 150 Grad Celsius oder mehr, um die Dampfturbinen zu bewegen.

Die Trockendampf-Geothermie-Anlagen nutzen den Dampf, der aus den Bodenbrüchen austritt, direkt aus und bewegen eine Turbine, die Strom erzeugt.

Flash- oder Flash-Geothermiedampfkraftwerke

Geothermische Blitz- oder Blitzanlagen nutzen Wasser aus den Tiefen der Erde. Dieses Wasser hat aufgrund der vom Magma übertragenen Wärmeenergie eine Temperatur von etwa 200 Grad Celsius oder 473 Grad Kelvin.

Die Flash-Dampfkraftwerke lassen heißes Wasser mit hohem Druck durch Brunnen aufsteigen und leiten es in Niederdrucktanks ein. Aufgrund dieser Druckänderung findet der thermodynamische Prozess statt, durch den das flüssige Wasser in Dampf verwandelt wird.

Da der Erdmittelpunkt unter hohem Druck steht, wird Wasser bei dieser Temperatur dank Druck und thermodynamischen Gesetzen in einem flüssigen Zustand gehalten. In dem Moment, in dem flüssiges Wasser nach außen gepumpt wird, wo der Druck Atmosphärendruck ist, wird es zu Dampf.

Der am Auslass erzeugte Dampf wird verwendet, um die an einen elektrischen Generator angeschlossene Dampfturbine zu bewegen. Auf diese Weise wird elektrischer Strom erzeugt.

Der Rest des nicht verdampften Wassers wird in die Reserve zurückgeführt. Das restliche flüssige Wasser und der kondensierte Dampf können wieder in die Geothermiebehälter eingespritzt werden. Diese Maßnahme trägt dazu bei, den Prozess zu einem nachhaltigeren Prozess zu machen.

Energieeffizienz und Auslastung von Geothermiekraftwerken

Die Energieeffizienz geothermischer Anlagen ist gering und liegt bei etwa 10 bis 23%, da geothermische Flüssigkeiten im Vergleich zu Dampfkesseln niedrige Temperaturen aufweisen. Nach den Gesetzen der Thermodynamik begrenzt diese niedrige Temperatur den Wirkungsgrad thermischer Maschinen.

Bei der Gewinnung von Nutzenergie bei der Stromerzeugung geht Abwärme verloren, es sei denn, sie kann direkt und lokal zum Beispiel in Gewächshäusern, Sägewerken oder Fernwärme genutzt werden. Die schlechte Energieeffizienz des Systems wirkt sich nicht so stark auf die Betriebskosten aus wie bei einer Kohle- oder anderen Anlage für fossile Brennstoffe, belastet jedoch die Rentabilität der Anlage. Um mehr Energie zu erzeugen, als von Wärmepumpen verbraucht wird, sind zur Stromerzeugung Hochtemperatur-Geothermiefelder und spezielle Wärmekreisläufe erforderlich.

Da Geothermie nicht auf intermittierenden Energiequellen wie anderen erneuerbaren Energiequellen wie Windenergie oder Sonnenenergie basiert, kann ihr Belastungsfaktor sehr hoch sein.

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Geändert am: 2. Juli 2019