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.
Das Prinzip beruht auf der Herstellung und dem Betrieb eines überdimensionalen Wärmeübertragers im Untergrund zwischen mindestens zwei Bohrlöchern. Durch das Einpressen von Wasser mit Druck von bis zu 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 sehr großer Oberfläche im Gebirge zwischen den Bohrlöchern geschaffen. 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 entgegengenommen. Die natürlichen thermischen Auftriebskräfte des heißen Wassers erleichtern die Zirkulation.
Anwendung findet die Technik beispielsweise im Deep Heat Mining Basel (2010 eingestellt) und im französischen Geothermiekraftwerk Soultz-sous-Forêts (Elsass) innerhalb des European Deep Geothermal Power Programmes.
Das erste große HDR-Projekt in Europa entstand in Soultz-sous-Forêts. In einem viermonatigen Test erbrachte 1997 der dort geschaffene Wärmeübertrager von mindestens drei Quadratkilometern 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 ließe sich dann ein erstes Kraftwerk mit einer Dampftemperatur von ca. 180 °C als wissenschaftliche Pilotanlage zur Stromerzeugung betreiben.
Erstes Pilotprojekt war das Fenton-Hill-Projekt bei Los Alamos. Bei Soultz-sous-Foret in der Nähe der französisch-deutschen Grenze entstand ein europäisches Pilotprojekt.
In Island werden mehrere Kraftwerke mit dem Hot-Dry-Rock-Verfahren betrieben. In Australien ist seit 2001 ebenfalls eine kommerzielle Anlage installiert.
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.
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).
http://de.wikipedia.org/wiki/Hot-Dry-Rock-Verfahren
https://www.youtube.com/watch?v=18YBQHmlhhw
https://www.youtube.com/watch?v=0n36iHBd_Qk
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=18YBQHmlhhw
Bommer, J. J., S. Oates J. M. Cepeda, C. Lindholm, J. Bird, R. Torres, G. Marroquín, and J. Riva: Control of hazard due to seismicity induced by a hot fractured rock geothermal project. In: Engineering Geology, Nummer 83 (2006), S. 287-306
Bruel D.: Impact of induced thermal stresses during circulation tests in an engineered fractured geothermal reservoir - Example of the Soultz-sous-Forets European Hot Fractured Rock Geothermal Project, Rhine Graben, France. In: Oil Gas Sci Technol. Nummer 57 (2002), S. 459-470
Genter, A., Guillou-Frottier, L., Feybesse, J., Nicol, N., Dezayes, C., Schwartz, S.: Typology of potential Hot Fractured Rock resources in Europe. In: Geothermics Nummer 32(4) (August–December 2003), S. 701-710
Rabemanana, V., Durst, P., Bächler, D., Vuataz, F., Kohl, T.: Geochemical modelling of the Soultz-sous-Forêts Hot Fractured Rock system comparison of two reservoirs at 3.8 and 5 km depth. In: Geothermics Nummer 32(4) (August–December 2003), S. 645-653
Wyborn D, Graaf L, Davidson S, Hann S: Development of Australia\'s first hot fractured rock (HFR) underground heat exchanger, Cooper Basin, South Australia. In: Proceedings of the world geothermal congress (2005)
Weitere Literatur siehe:
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