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CHPM 2030 - Forschungsvorhaben

Projektlogo
Prinzip einer Mineralkoproduktion. Quelle CHPM

CHPM 2030 ist ein Forschungsvorhaben der EU, wobei es darum geht, zusammenhängende Verfahren zur Energie- und Rohstoffversorgung zu entwickeln. Ziel ist also eine "Combined Heat, Power and Metal extraction” (CHPM). Dabei werden die strategischen Metalle, je nach Marktbedarf, dem zirkulierenden Thermalfluid entzogen.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber

EU, Horizon 2020

Akronym

CHPM 2030

Titel/ Thema

Combined Heat, Power and Metal extraction

Identifikation/ Zuwendungsnummer

654100

Durchführungszeitraum

2016 - 2019

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

4.235.567 EURO

Sonstiges

 

Ziele des Forschungsvorhabens

  • Überprüfung der technischen und ökonomischen Möglichkeiten des Entzugs von Metallen aus tiefengeothermischen Wässern.
  • Entwicklung entsprechender elektrochemischer Trennungsmethoden.
  • Nutzung von "salt-gradient power reverse electrodialysis ".
  • Entwicklung von Kraftwerken kombiniert mit Anlagen zur Mineralextraktion.
  • Geschäftsmodelle zur Nutzung der erarbeiteten Potenziale.
  • Entwicklung eines konzeptionellen Rahmens zur Nutzung entsprechender Potenziale in Europe aus Lagerstätten mit >4 km Tiefe.
  • Beachtung sozio-ökonomischer Aspekte.
  • Entwicklung einer Datenbasis aus geothermischen und rohstofflichen Daten. Durchführung von Fallstudien für verschiedene Gebiete in Europa.
  • Planung von Pilotvorhaben mit dem Zeithorizont 2015 und einer kommerziellen Anwendung mit einem Zeithorizont 2030.

Kooperationspartner

  • Universität Miskolc 
  • Universität Szeged
  • European Federation of Geologists/EFG
  • Iceland GeoSurvey/ ISOR
  • Natural Environment Research Council (NERC),
  • British Geological SurveyLaboratório
  • Nacional de Energia e Geologia / LNEG
  • Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO)
  • La Palma Research Centre S.L. / LPRC
  • Agency for international mineral policy / MinPol
  • KU Leuven, Dept. Materials Engineering
  • Geological Survey of Sweden / SGU

Cordis: Ergebnis in Kürze

Erneuerbare Wärmeenergie und wertvolle Rohstoffe aus tief liegenden Metallvorkommen

Zuverlässig und nachhaltig stellt die Erde eine enorme Menge geothermischer Energie bereit, die als Strom- oder Wärmequelle genutzt werden kann. Innovative Technologie soll nun die Wärme aus noch tieferen und heißeren Lagerstätten gewinnen und gleichzeitig wertvolle Metalle heraufholen.

Die Gesamtmenge der erzeugten Erdwärme ist riesig, doch bisher war ihre Gewinnung auf oberflächennahe Abschnitte beschränkt, wo die Wärme über das Grundwasser nach oben befördert wird. Weiter unten in der Erdkruste steigt die Temperatur pro Kilometer im Durchschnitt um 25 °C. Das EU-finanzierte Projekt CHPM2030 hat nun eine Technologie entwickelt, um gleichzeitig diese tief liegende geothermische Energie zu gewinnen und wertvolle Metalle aus der geothermischen Flüssigkeit zu extrahieren. Bisher war dies noch nicht möglich gewesen.

Volldampf voraus für eine heiße Idee

Verbesserte geothermische Systeme arbeiten mit kaltem Wasser, das unter hohem Druck durch ein Bohrloch bis in eine Tiefe von 4-5 km gespritzt wird und dort die natürlich vorkommenden Brüche erweitert. Auf seinem Weg durch die Brüche im heißen Gestein wird das Wasser erhitzt und kommt durch ein zweites Bohrloch wieder an die Oberfläche, wo der heiße Dampf zur Erzeugung von Wärme und Strom genutzt wird. Die größten Hindernisse für einen breiten Einsatz der verbesserten geothermischen Systeme liegen im Wirkungsgrad des unterirdischen Wärmetauschers sowie den Investitions- und Betriebskosten. Projektkoordinatorin Éva Hartai erklärt: „Durch die kombinierte Extraktion von Wärme, Energie und Metall (engl. combined heat, power and metal, CHPM) aus der geothermischen Flüssigkeit werden verbesserte geothermische Systeme wirtschaftlich attraktiver werden. Um das zu erreichen, haben wir in ganz Europa tief liegende Metallanreicherungen ausfindig gemacht, die für die CHPM-Technologie relevant sind, wir haben die Anwendbarkeit des Konzepts nachgewiesen und einen Fahrplan für dessen Umsetzung aufgestellt.“ Das Konzept von CHPM2030 sieht einen unterirdischen Wärmetauscher mit hohem Wirkungsgrad vor, der die lange Lösungszeit metallhaltiger Mineralien nutzt, um natürliche Brüche weiter zu öffnen. Hartai weiter: „Eine zusätzliche Stimulation durch hohen Druck ist nicht nötig, da dieser bereits im Auswaschungsprozess entsteht. Auch werden die Durchflussrate und die Wärmeleistung der Bohrstellen schrittweise erhöht. Mit umgekehrter Elektrodialyse der hochsalzigen geothermischen Lauge wird noch zusätzlich Energie erzeugt, sodass der Gesamtenergieertrag einer CHPM-Anlage sogar noch höher sein wird als bei einer traditionellen verbesserten geothermischen Anlage.“ Einige der spannendsten Ergebnisse entstanden in Experimenten zur Metallgewinnung mit einem patentierten Verfahren auf Basis von Gasdiffsuion, Elektropräzipitaion und Elektrokristallisation (GDEx). Hartai zufolge ist „GDEx eine neuartige Möglichkeit, Metalle aus verdünnten Lösungen zu gewinnen. Dank dieser Methode konnten wir die vorhandenen relevanten Metalle nahezu vollständig extrahieren. Die Experimente mit GDEx sind skalierbar und vorläufige Berechnungen zur wirtschaftlichen Machbarkeit zeigen positive Ergebnisse.“

Nah und fern – und tief – genutzt

„Mit einem mathematischen Modell der baulichen Subsysteme können die Beteiligten verschiedene Szenarien simulieren und Systeme entsprechend optimieren“, so Hartai. Auf der Webseite von MinPol – Agency for International Minerals Policy, einem privaten Unternehmen, das am Projekt beteiligt war, bleibt auch zukünftig eine Entscheidungshilfe verfügbar, die die wirtschaftliche Machbarkeit sowohl für den Einnahmekanal Energie als auch für den Bereich Metallextraktion bewertet. CHPM2030 hat Europas Erzvorkommen auf ihr Potenzial für verbesserte geothermische Systeme untersucht, vier Pilotstätten ausgemacht und, wie der Projektname schon andeutet, je einen CHPM-Nutzungsplan bis 2030 aufgestellt. Bis 2050 wurden zudem Maßnahmen, Zielvorgaben und Meilensteine festgelegt. Ehrgeizige Öffentlichkeitsarbeit verbreitete die Erkenntnisse über zahlreiche Multimediaformate, soziale Medien und die Kanäle des Projektpartners European Federation of Geologists, dem europäischen Dachverband geologisch ausgerichteter Berufsverbände. Die innovative Technologie mit ihren umfangreichen Publikationsmaßnahmen und klaren Fahrplänen sollte ein Aufgreifen des Konzepts in großem Stil ermöglichen. Dies wäre ein Beitrag zu mehr energetischer Unabhängigkeit und größerer wirtschaftlicher Wettbewerbsfähigkeit, wobei strategische Rohstoffe mit industrieller Relevanz direkt vor Ort gewonnen werden.

Weblink

http://www.chpm2030.eu/

https://cordis.europa.eu/project/id/657982

zuletzt bearbeitet März 2020