Durch Verbesserungen in der verbesserten Geothermiesystemtechnik könnte die Erdwärme zu einem wichtigen Stromerzeuger werden. Flickr / Xavierbt

Geothermie bedeutet wörtlich „Erdwärme“. Die Temperatur der Erde steigt, wenn wir tiefer in Richtung ihres Kerns bohren. Wir können diese Wärme zur Energiegewinnung nutzen, indem wir Wasser durch heiße unterirdische Stauseen zirkulieren lassen und das heiße Wasser oder den Dampf an die Oberfläche bringen. Wir können dann die Energie in der heißen Flüssigkeit an der Oberfläche in mechanische und elektrische Energie umwandeln, indem wir a Wärmekraftmaschine.

Die privaten Investitionen in die australische Geothermie haben sich nach einem sehr schnellen Start vor zehn Jahren verlangsamt. Dies dürfte sich wieder verstärken, da neue Entwicklungen die Wirtschaftlichkeit verbesserter Geothermiesysteme verbessern. Diese haben das Potenzial, exponentiell zu wachsen und der Welt eine Fülle an Macht zu versprechen.

Konventionelle Erdwärmesysteme

Im Jahr 2010 erzeugte die Welt 20 Terawattstunden (TWh) der geothermischen Elektrizität. All dies kam aus konventionellen Quellen. Dies sind natürlich vorkommende heiße Wasser- oder Dampfströme, die durch Magma erwärmt werden und durch durchlässiges Gestein zirkulieren. Sie sind mit vulkanischen Systemen verbunden und auf Regionen mit aktiven oder jungen Vulkanen beschränkt.

Der Einsatz konventioneller Ressourcen ist nicht neu. Im Jahr 1904 In Larderello wurde eine Anlage gebaut, Italien, um aus geothermischem Dampf Strom zu erzeugen. Geothermische Kraftwerke haben sich seitdem stetig ausgebreitet, waren jedoch auf relativ leicht zugängliche Ressourcen beschränkt.

Erweiterte geothermische Systeme

Es gibt eine andere Form der Erdwärme, die weltweit verbreitet und allgemein verfügbar ist. Es entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Kalium-, Uran- und Thoriumisotopen, die in einigen Granittypen vorkommen.

In Graniten im Cooper Basin in Südaustralien gibt es Isotopenkonzentrationen auf Spurenebene. Die Wärmeentwicklung ist sehr gering. Bei einer so niedrigen Rate würde es fast eine Million Jahre dauern, bis eine Granitmasse ihre Temperatur um 100 ° C erhöht. In dieser Zeit muss der Fels in großer Tiefe gut isoliert bleiben.

Um auf diese tiefe Hitze zugreifen zu können, müssen mindestens zwei Brunnen gebohrt werden. Aus einem Brunnen wird kaltes Wasser injiziert, es wird vom Gestein erwärmt und aus dem anderen Brunnen entnommen. Die beiden Bohrlöcher sind typischerweise 800 bis 1000 m voneinander entfernt. In einem solchen System wandert das Wasser nur dann von einem Brunnen zum anderen, wenn das Gestein zwischen den Brunnen ausreichend durchlässig ist.

Die natürliche Gesteinsdurchlässigkeit ist nicht hoch genug, kann jedoch durch etablierte Techniken der Öl- und Gastechnik verbessert werden. Diese Systeme werden als Enhanced Geothermal Systems (EGS) bezeichnet.

Kommerzielle EGS-Entwicklung

Strom aus verbesserten Erdwärmesystemen ist derzeit nicht kostengünstig, da Tiefbrunnen teuer sind. Um genügend Strom zu erzeugen, um die Brunnen und die Oberflächenausrüstung zu bezahlen, muss das heiße Wasser mit einer Geschwindigkeit von nahezu 100 kg / s an die Oberfläche gebracht werden. Eine der weltweit besten EGS-Durchflussraten wurde von der australischen Firma Geodynamics erzielt und war nur ein Drittel dieses Ziels. Obwohl dies ein bedeutender Erfolg ist, reicht es nicht aus, EGS-Strom wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu machen.

Es ist möglich, diese geringen Durchflussraten zu kompensieren, wenn Sie die Effizienz der Energieumwandlung in Strom verbessern können. Verbesserungen in diesem Bereich sind jedoch noch nicht zu erwarten, dass die Stromerzeugung kostengünstig wird.

Die EGS-Durchflussraten müssen verdreifacht werden, bevor EGS-Strom kommerziell vertretbar ist. Es war berichtete letzten Dezember dass eine vielversprechende Technik für geothermische Brunnen von der US-Firma AltaRock entwickelt worden sein könnte. Wenn die gemeldeten Ergebnisse durch weitere Tests bestätigt werden, wird dies der geothermischen Entwicklung von EGS auf der ganzen Welt und in Australien neuen Auftrieb verleihen.

Andere australische geothermische Ressourcen

Die Trennung zwischen konventionellen und verbesserten geothermischen Systemen ist künstlich und die tatsächliche globale geothermische Ressource deckt ein kontinuierliches Spektrum ab, das von natürlich vorkommenden heißen Quellen bis zu verbesserten geothermischen Systemen reicht.

Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass Australien zwar kein vulkanisches Land ist, es jedoch Gebiete aufweist, in denen Magma nahe an die Oberfläche gelangt, um heißes Wasser in Sedimentgestein zu produzieren. Die australische Geothermieindustrie nennt dies heiße Sedimentaquifere. Es wird erwartet, dass sie eine höhere natürliche Permeabilität als EGS aufweisen, jedoch möglicherweise nicht so hoch wie herkömmliche geothermische Systeme.

Auf der ganzen Welt gab es nicht viel Arbeit in dieser Art von Ressource, aber es gibt neue Entwicklungen in Australien und an anderen Orten wie Türkei und Südamerika auf solche Ressourcen gerichtet.

Umwelteinflüsse

Beim Zugang zu Geothermie können die beteiligten Technologien geringfügige Auswirkungen auf die unmittelbare Umwelt haben. Wie von der Paralana ErfahrungAn der Oberfläche können leichte Erschütterungen auftreten, die jedoch kein signifikantes Risiko darstellen. Geothermie wird nicht genutzt mehr Wasser als andere erneuerbare Wärmeenergieanwendungen. Auch die in den EGS-Projekten verwendete Bruchstimulation stellt kein Risiko für Oberflächengrundwasserleiter dar, da die EGS-Reservoire sehr tief sind und die Bohrlöcher in Stahlgehäusen versiegelt sind.

In einigen vulkanisch gewonnenen konventionellen geothermischen Ressourcen ist die in die Atmosphäre freigesetzte gelöste Gase kann die unmittelbare Umgebung beeinträchtigen. Dies ist wahrscheinlich die schwerwiegendste Gefahr im Zusammenhang mit Geothermie. Sie ist jedoch nur auf einige konventionelle Ressourcen beschränkt (nicht relevant für Australien) und leicht zu kontrollieren.

Die Zukunft für die Geothermie

Die Grundlagen für Geothermie sind stark. Es ist reichlich vorhanden - die Ressource unter dem Großen Artesischen Becken ist geschätzt, groß genug zu sein den aktuellen australischen jährlichen Energieverbrauch für 6000 Jahre zu liefern. Es ist eine der wenigen erneuerbaren Energiequellen, die Kohle als Grundlaststromgenerator vollständig ersetzen kann. Es hat auch eine sehr geringe Umweltbelastung.

Das Versagen, einen ausreichenden Durchfluss zu erzielen, behinderte seine kommerzielle Entwicklung, aber dieses Problem könnte in naher Zukunft gelöst werden. In diesem Fall könnte Geothermie zu einer der führenden Technologien für erneuerbare Energien in den 2020er Jahren werden.

Über den Autor

Hal Gurgenci, Professor für Maschinenbau, Die Universität von Queensland

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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