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Geothermiekraftwerk

Prinzip eines Geothermiekraftwerks. Quelle: Jkrieger
Geothermiekraftwerk in Unterhaching. Quelle: Ulrich Meier

Ein Geothermiekraftwerk ist eine Anlage, in der aus der Erde geförderter Dampf (Hochenthalpie) oder Wärme (Niederenthalpie) eine Turbine-Generator Kombination antreibt, um Strom zu erzeugen. Je nach Eingangstemperatur wird zwischen Trockendampf- (dry steam), Flash- und Binäranlagen unterschieden.

Stromerzeugung

Zur Erzeugung von Strom aus geothermischer Wärme über eine Turbine und einen Generator wird ein Gas, also entweder Wasserdampf oder ein organisches Gas, benötigt. Ist die Enthalpie des Reservoirs hoch genug zur Benutzung von Wasserdampf, hängt der Kraftwerkstyp davon ab, ob die Lagerstätte dampf- oder wasserdominiert ist.

Es gibt dann drei konventionelle Methoden: Trockendampf (dry steam, Dampf-dominiert), Flash-Systeme (wasser-dominiert) oder Binärsysteme (Niederenthalpie, ORC).

Der Damp strömt aus einer unter Druck stehenden Bohrung (ohne Einsatz einer Pumpe) direkt zur Dampf-Turbine, die ihrerseits den Generator antreibt. Dies ist der älteste Typ eines Geothermiekraftwerks. Ein Beispiel ist die immer noch weltgrößte Geothermíeanlage in The Geysirs (Nordkalifornien).

Flash Dampf Kraftwerke sind die heute am meisten genutzen Kraftwerke. Die Fluidtemperaturen sind im Bereich von 180-300 °C. Das Wasser wird durch Druckminderung ein- oder mehrstufig verdampft (flashing), um dann Turbine und Generator anzutreiben. Je nach Druckentlastungsstufen sprich man von single flash, double flash, triple flash.

In diesen Kraftwerken sind die Thermalwassertemperaturen unter 180 °C. Das Wasser muss (in der Regel) aus der Produktionsbohrung gepumpt werden, weshalb diese Systeme auch gepumpte Systeme (pumped systems) genannt werden. In einem Wärmeübertrager wird ein (meist organisches) Arbeitsfluid vergast, das dann Turbine und Genrator antreibt. Diese Systeme werden wohl zukünftig weit verbreitet sein.

Kühltechniken

In Systemen mit übertägig gechlossenem Kreislauf wird der kondensierte und abgekühlte Dampf reinjiziert. In den Binärsystemen wird das Arbeitsmittel durch Kühlung kondensiert. Das abgekühlte Thermalwasser wird reinjiziert (Dublette).

Hier wird kälteres Grundwasser oder Oberflächenwasser über einen Wärmeübertrager direkt zur Kühlung benutzt. Dies müssen die örtlichen Gegebenheiten und die behördlichen Vorschriften gestatten.

Hier wird der Dampf bzw. das Arbeitsmittel durch einen Fluid/ Luft- Wärmeübertrager gekühlt. Dabei wird der Luftsrom meist durch Ventilatoren erzeugt oder verstärkt, was einen zusätzlichen Stromverbrauch bedeutet. Diese Kühlung ist im Winter effektiver als im Sommer, was unterschiedliche Leistungen des Kraftwerks verursacht.

In Ergänzung zur Luftkülung kann die verwendete Luft durch Verdampfen von Wasser unter die Außentemperatur abgekühlt werden. Hier spielt die große spezifische latente Wärme des Wassers eine Rolle. Verdunstungskühlung verursacht neben einem Energieverbrauch auch einen Wasserverbrauch.

Liste der weltweit operativen Geothermiekraftwerke

Literatur

Kölbel, T., Schlagermann, P., Münch, W., Rettenmaier, D., Zorn, R.: Das Geothermiekraftwerk Bruchsal: Erste Messergebnisse. In: bbr Nummer Sonderheft (2010), S. 2-7

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/ oder Konferenzdatenbank

Weblinks

http://en.openei.org/wiki/Power_Plant

http://en.openei.org/wiki/Geothermal/Power_Plant#tab=List_of_Plants 

https://www.youtube.com/watch?v=xxF4FMTxsPc

Videos

https://www.youtube.com/watch?v=tRRUMmiYqzM

https://www.youtube.com/watch?v=-jMwbTtNQhQ 

zuletzt bearbeitet September 2020