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.
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.
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.
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
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