Geothermie überall: Neue Verfahren für CO2-freien Strom könnten flächendeckend zum Einsatz kommen

Die Geothermie soll das leisten, was Solaranlagen oder Windkraftwerke nicht können: erneuerbare Energie rund um die Uhr liefern. Bisher wurde durch Bohrungen in zugängliche Bereiche der Erdkruste die dort gespeicherte Wärme zur CO2-freien Stromerzeugung genutzt.

Doch bei den herkömmlichen Methoden besteht das Problem, dass die geothermischen Anlagen nur an bestimmten Standorten mit durchlässigem Gestein und Wasservorkommen errichtet werden können, wodurch die Verfügbarkeit von sauberer Energie lokal begrenzt ist. Mit neuen, erweiterten geothermischen Verfahren könnte es jedoch möglich werden, diese Energiequelle flächendeckend zu nutzen - allerdings nicht ohne potenziell erhebliche Risiken.

Die Nutzung von Erdwärme ist keine neue Erfindung und wird in Ländern mit günstigen geothermischen Bedingungen wie etwa Island und Italien bereits seit mehreren Jahrzehnten zur Produktion von klimafreundlichem Strom genutzt, in der Toskana sogar schon seit über 100 Jahren. 

Insgesamt setzen weltweit rund 88 Länder auf die regenerative Energiequelle, allerdings bisher nur mit einer globalen Kapazität für erneuerbare Energien von einem Prozent. Jüngste Fortschritte einzelner Unternehmen zeigen jedoch, dass das Potenzial deutlich höher ist, wie Fervo Energy bereits im vergangenen Jahr mit seiner Anlage in Nevada gezeigt hat und nun mit dem Bau einer weiteren Anlage in Utah fortsetzen will.

Hydraulic Fracturing und unterirdische Batterien

Eines der neuen Verfahren, das Hydraulic Fracturing oder kurz Fracking, wird in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, um die Durchlässigkeit von Gestein zu erhöhen. So ist es heute möglich, mit Hilfe fortschrittlicher Bohrtechniken deutlich weiter in den festen Untergrund vorzudringen. Anschließend wird Wasser in die Tiefe geleitet, um Dampf zu erzeugen, der wesentlich leichter ist als flüssiges Wasser und so im Porenraum aufsteigt und Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.

Ebenso plant Fervo Energy den Bau riesiger unterirdischer Batterien, denn das unter Druck stehende heiße Wasser bzw. der Wasserdampf dient im Wesentlichen als Speicher für die im Erdreich vorhandene thermische Energie. So kann etwa bei geringem Strombedarf mehr Wasser in die geklüfteten Gesteinsformationen gepumpt werden, wodurch der Druck im System erhöht wird.

Bei hohem Strombedarf hingegen kann die Menge des eingepumpten Wassers reduziert oder sogar ein Teil des vorhandenen heißen Wassers entnommen werden. Dadurch sinkt der Druck und das verbleibende heiße Wasser kann leichter fließen und mehr Dampf für die Stromerzeugung liefern.

Nichtmechanische Bohrverfahren

Die Forschung und die Pilotprojekte zur Geothermie haben weltweit zugenommen und es zeichnet sich immer mehr ab, dass Geothermie ein Thema mit großem Potenzial ist, um die Energiewende zu beschleunigen. So hat AltaRock Energy unter dem Motto "Geothermie überall" spezielle nicht-mechanische Bohrtechniken wie Plasma- oder Millimeterwellen-Verfahren entwickelt, um besser in sehr heißes Gestein in Tiefen von bis zu 15-20 km vordringen zu können.

Utah Forge ist ein vom amerikanischen Energieministerium (DOE) gefördertes unterirdisches Feldlabor, das derzeit ein Loch bohrt, welches als Testfeld für verbesserte geothermische Technologien dienen kann, indem es ein detailliertes Bild der Prozesse im tiefen Untergrund liefert.

Gefahr von Erdbeben?

Allerdings sind sich die Wissenschaftler über die Sicherheit von Hydraulic Fracturing nicht einig, und es gibt Befürchtungen, dass das Verfahren die seismische Aktivität erhöhen und Erdbeben auslösen könnte, was auch mit einem Vorfall in Südkorea im Jahr 2017 in Verbindung gebracht wird. Es bleibt also abzuwarten, wie sicher die neuen Methoden wirklich sind.