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HDR-System

Das Hot-Dry-Rock-Verfahren (kurz: HDR) ist ein Verfahren zur Nutzung der im Erdkörper enthaltenen Erdwärme aus einer Tiefe zwischen 3.000 und 6.000 Metern aus gering permeablen Gesteinen. Das gleiche Prinzip wird mit den Begriffen HFR (Hot Fractured Rock) und Enhanced Geothermal-System (EGS) beschrieben. Es gibt hier auch eine Überlappung mit dem Begriff 'Petrothermales System'.

Prinzip ist die Herstellung und der Betrieb eines überdimensionalen Wärmeübertragers im Untergrund zwischen mindestens zwei Bohrlöchern. Durch das Einpressen von Wasser mit Drücken von bis zu 15 MPa (150 bar) weiten sich die im Gestein vorhandenen Risse trotz des Gebirgsdruckes und neue bilden sich aus. Diese bleiben bei einer mittleren Weite von weniger als einem Millimeter dauerhaft offen. So wird ein Wärmeübertrager mit mehreren Quadratkilomeren Oberfläche im Gebirge zwischen den Bohrlöchern geschaffen, das Gebirge wird hydraulisch stimuliert.

Während des Betriebes wird dem System durch die eine Bohrung kaltes Wasser zugeführt und an einer anderen Bohrung, angereichert durch evtl. natürlich vorhandene Tiefenwässer, erwärmt wieder entgegen genommen (Dublette). Die natürlichen thermischen Auftriebskräfte des heißen Wassers erleichtern zwar die Zirkulation, meist sind es dennoch 'gepumpte' Systeme.

Beispiel

Das erste große HDR-Projekt in Europa entstand in Soultz-sous-Forêts (Elsass). In einem viermonatigen Test erbrachte 1997 der dort geschaffene Wärmeübertrager von mindestens drei Quadratkilometern Wärmeaustauschfläche heißes Wasser mit einer Temperatur von 142 °C. Inzwischen wurden die Bohrungen auf über 5.000 m vertieft, um ein Temperaturniveau von 200 °C zu erreichen. Damit ließ sich dann ein erstes Kraftwerk mit einer Dampftemperatur von ca. 180 °C als wissenschaftliche Pilotanlage zur Stromerzeugung betreiben. Seit 2016 wird diese Anlage kommerziell betrieben.

2023 haben die Anlagen der US-amerikanischen Firme Fevro neuen Schwung in die Verbreitung von HDR gebracht.

Potenziale

In Deutschland werden etwa 95% der Geothermie-Reserven einer möglichen HDR-Nutzung zugeordnet, während nur etwa 5% hydrothermal sind. Dennoch gibt es in Deutschland (2017) noch kein echtes HDR Pilotprojekt. Hinderungsgrund ist oft die technologische Nähe zum 'Fracking'.

Die Google-Stiftung sieht das HDR-Verfahren als eine Technologie an, die in der Zukunft im großen Maßstab als Energiequelle genutzt werden könnte und förderte die Entwicklung des HDR-Verfahrens daher mit über 10 Millionen US-Dollar (2016).