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Wasser, überkritisches

Phasendiagramm des Wassers

Mit Annäherung des Druckes an den kritischen Druck werden die Abstände zwischen den Molekülen in der Dampfphase so gering wie in der flüssigen Phase. Die Dichte überkritischen Wassers nimmt mit zunehmender Temperatur ab und zunehmendem Druck zu, ist aber immer größer als 120 kg/m3. Die dynamische Viskosität überkritischen Wassers nimmt mit zunehmender Temperatur zunächst stark ab, um bei sehr hohen Temperaturen wieder leicht zuzunehmen. Die Kompressibilität überkritischen Wassers ist deutlich höher als von normalem Wasser. Die Oberflächenspannung und die  Verdampfungswärme von überkritischem Wasser sind Null.

Bedeutung in der Geothermie

Überkritisches Wasser besitzt eine Dichte wie eine Flüssigkeit, hat aber dieselbe Viskosität wie ein Gas. Die relativ hohe Dichte überkritischen Wassers hat eine höhere spezifische Enthalpie zur Folge; überkritisches Wasser ist wesentlich energiereicher. Mit Tiefbohrungen erschlossenes überkritisches Wasser steht unter höherem Druck, d. h. der Massenstrom aus dem Bohrloch ist höher. Summarisch ist dadurch ein 10–20-mal höherer Ertrag im Vergleich zu herkömmlichen geothermischen Systemen möglich. Das machen die Erschließungsversuche überkritischen Wassers auf Island so attraktiv (IDDP – Iceland Deep Drilling Project). Auch in Japan und auf Neuseeland gibt es Pläne überkritisches Wasser in der Nähe von Vulkanen zu erschließen. Allerdings sind für die hohen Temperaturen und Drücke sowie die gelösten Stoffe und Partikel Spezialanfertigungen für Werkzeuge und Maschinen erforderlich. Für die Bohrbranche stellen Temperaturen weit oberhalb von 300 °C gewaltige Herausforderungen dar. Selbst massive Bohrkronen aus Stahllegierungen können nur dank enormer Kühlwassereinleitungen standhalten.

Literatur

Stober, Ingrid; Kurt Bucher (2020): Geothermie, Springer Spektrum, 3. Auflage. ISBN 978-3-662-60939-2 ISBN 978-3-662-60940-8 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-662-60940-8.

zuletzt bearbeitet September 2020