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Hochenthalpieregion/-Lagerstätte

In der Thermodynamik ist die Enthalpie (von altgriechisch ἐν en ‚in‘ sowie θάλπειν thálpein ‚erwärmen‘ od. ‚erhitzen', Formelzeichen , Einheit J kg-1) die Energie, die zwischen zwei Systemen über die Masse ausgetauscht wird. Bei diesem stoffgebundenen Energietransport wird insbesondere nicht nur die innere Energie übertragen, sondern das Fluid muss zudem Arbeit (gegen die Umgebung) verrichten, die sog. Verschiebearbeit :

H = U + pV

Diesen Effekt, dass zusätzlich Verschiebearbeit verrichtet wird, kennt man aus dem Alltag. So erwärmt sich ein Fahrradreifen beim Aufpumpen oder eine Gasflasche kühlt sich beim Entleeren ab. Da sowohl die innere Energie als auch die Verschiebearbeit Zustandsgrößen sind, ist auch die Enthalpie eine Zustandsgröße.

Geothermie

In der Geothermie sind Hochenthalpieregionen also Gebiete in denen hohe Temperaturen (Spezifische Enthalpie > 2000 kJ kg-1 und Temperaturen meist über 200 °C) und/oder Drücke im Untergrund zu finden sind. Sie gestatten eine Stromerzeugung nach dem Dry-Steam oder Flash Verfahren. Gelegentlich wird diese Nutzung auch als 'konventionell' bezeichnet. Die weltweit etwa (2015) 12 GW intsallierte Kraftwerksleistung beruht großteils auf Hochenthalpie Vorkommen.

Typisch für die meisten Hochenthalpieregionen sind Oberflächen-Manifestationen wie heiße Quellen. Die bedeutenste Ansammlung von Hochenthalpieregionen ist entlang des pazifischen Feuerrings.

Unterteilung

Üblicherweise lassen sich Geothermie Vorkommen weiter unterteilen in:

Systemtyp

Temperatur

Enthalpie

Heißwassersysteme

< 220°C

< 950 kJ kg-1

Zweiphasen wasserdominierte Niederenthalpiesysteme

220 - 250°C 

950 - 1100 kJ kg-1 

Zweiphasen wasserdominierte Mittelenthalpiesysteme

250 - 300°C

1100 - 1500 kJ kg-1 

Zweiphasen wasserdominierte Hochethalpiesysteme

250 - 330°

1500 - 2600 kJ kg-1 

Zweiphasen dampfdominierte Systeme

250 - 330°C

2600 - 2800 kJ kg-1 

Allerdings ist die Unterteilung geothermischer Lagerstätten nach der Enthalpie weltweit nicht einheitlich.

Literatur

Eylem Kaya, Sadiq J. Zarrouk, Michael J. O’Sullivan: Reinjection in geothermal fields: A review of worldwide experience, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010

Antics, M. and Ungemach, P. : Quantifying Risk in Geothermal Development – High Enthalpy and Low Enthalpy Cases. In: Proc. World Geothermal Congress, Florence, Italy (1995) 

Aravena, D., Muñoz, M., Morata, D., Lahsen, A., Parada, M., Dobson, P.: Assessment of high enthalpy geothermal resources and promising areas of Chile. In: Geothermics Nummer 59() (January 2016), S. 1-13 

Beauce, A., Fabriol, H., Le Masne, D., Decriaud, J.: Test of an integrated methodology for high enthalpy exploration on the island of Milos (Greece). In: Geothermics Nummer 18(4) (1989), S. 547-561 

zuletzt bearbeitet Januar 2020