Geothermie

Wissenschaft Geowissenschaften & Erdkunde
#1

Hallo,

in diesem Artikel

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/geothermi…

heißt es u. a.:

Ziel der Bohrungen ist es, 140 Grad Celsius heißes Wasser in 4,5 Kilometer Tiefe zu finden. Das daraus entstehende Kraftwerk soll einst die Hälfte der Häuser in der Stadt mit Wärme versorgen.

Mal abgesehen davon, ob sich das der Erdbebengefahr wegen realisieren lässt: Wenn man es täte, verbraucht sich dann die Wärme nach einiger Zeit? Oder erhält das Wasser auf irgendeine Weise eine stetige Wärmezufuhr? Wenn ja, durch wen und durch wieso?

Grüße
Carsten

#2

Das Wasser strömt stetig von den Seiten nach. Da nachströmende Wasser bereits warm ist, und das Reservoir absolut gigantisch, kühlt sich auf diese Weise auch nichts ab. Wenn du aus einem 50°C heissen Becken Wasser abpumpst, wird das Wasser auch nicht kälter sondern nur weniger.

Das Problem ist nicht das Abpumpen, sondern das Reinpumpen. Das Wasser dass man da fördert ist kein Trinkwasser und muss nach der Nutzung wieder reinjiziert werden. Es ist zu diesem Zeitpunkt schon wesentlich kühler (50 bzw. 60°C). Es breitet sich rund um die Reinjektionsstelle also ein kühler Bereich aus und über kurz oder lang, erreicht diese Kühle Zone den Bereich aus dem das Warmwasser abgepumpt wird. Von da an sinkt die geförderte Temperatur bis hin zur Unbenutzbarkeit des Wassers.

Aus diesem Grund muss es vorher genaue Analysen und Modelle geben, die prognostizieren, wie lange dieser Vorgang dauert. Üblicherweise werden 40 bis 50 Jahre als guter Wert angesehen. Nach 50 Jahren müsste man also neu Bohren. Allerdings ist die Ausdehnung dieser kühlen Zone recht klein (wenige Kilometer).

Was die Erdbebengefahr angeht, so ist diese als gering anzusehen. Wenn die Betreiberfirma pfuscht und die Geologen nicht aufpassen kann es passieren, dass beim Reinjizieren seismische Reaktionen verursacht werden, aber wahrscheinlich ist das nicht (in Landau ist aber genau das passiert).

#3

Ergänzung: Da dein Link nicht funktioniert, gehe ich mal auf den Artikel ein, von dem ich vermute, das er gemeint war.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/geothermi…

Die Autoren hauen da aber gnadenlos Dinge durcheinander. In Basel kam es beispielsweise zu einem Erdbeben, weil man gefrackt hat. In Staufen kam es zu Hebungen, weil man eine Anhydritschicht übersehen hat. Das einzige Beispiel, dass wirklich was ganz ähnliches war ist Landau.

Und wenn ich lese dass da mehrere Erdbeben gleichzeitig in unterschiedlichen Kantonen aufgetreten sind, wäre ich auch erstmal recht vorsichtig mit dem Fingerzeigen.

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#4

Eine seit Jahren funktionierende Anlage steht in Unterhaching
https://www.geothermie-unterhaching.de/cms/geothermi…
Udo Becker

#5

Moin Carsten,

ich wunder mich, daß noch nicht der Begriff Carnotscher Wirkungsgrad hier gefallen ist. Die 140Grad (413Gradkelvin sind doch sehr sehr wenig).

Mit der Wärme kann man eigentlich keinen Strom produzieren. Das ist ja nicht mal als Ersatz von Prozesswärme nutzbar.

Wenn man einen Stirlingmotor hätte (und das bei kühlen 0Grad Außentemperatur läuft) dann könnte man 1-(273/413)x100% nutzen. Das wären dann eher 25% und für die Bewohner bleibt keine Wärme mehr übrig.

Allerdings ist das mit dem Sterlingmotor reine Theorie. Praktisch erreicht man den Wirkungsgrad nicht.

So ein Kraftwerk zu bauen halte ich für einen Schildbürgerstreich.

Nur zum Heizen fände ich den Aufwand zu hoch. Dann sollen die Leute lieber einen Pullover mehr anziehen.

Im Grunde finde ich die Idee der Geothermie nicht schlecht weil der Strom grundlastfähig produziert werden kann was bei anderen alternativen Energiien (bis auf Wasserkraft (dies aber in D kaum gibt) und evtl. noch Biogas) leider nicht der Fall ist.

Die von dir gestellte Frage der Auskühlung halte ich aber für sehr interessant (hätte eine Frage von mir sein können). … mehr auf

#6

In der Geothermie 140°C sind als Fördertemperatur schon ziemlich grandios. Lohnen würde sich eine Stromerzeugung schon ab 120°C. Im Augenblick würde sich ein geothermisches Kraftwerk bei 120°C schon nach 10 Jahren amortisieren (jedenfalls haben das die letzten paar Gutachten ergeben, an denen ich beteiligt war).

Die üblichen Methoden sind ORC-Anlagen oder Kalina-Anlagen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Organic_Rankine_Cycle

http://de.wikipedia.org/wiki/Kalina-Kreisprozess

Unterm Strich sind solche Anlagen immer unter 10 MW dimensioniert. Dafür lassen sie sich in bestimmten Regionen ohne weiteres auf relativ engem Raum platzieren. Wenn die Debatte um das Fracking endlich in vernünftige Bahnen gelenkt wird, könnte auch die Petrothermale Geothermie ähnliches leisten.

#7

Ja in der Schweiz wars wohl die Nichtberücksichtigung der Anhydridschicht.

Wundert mich selber das die Schweizer so einen Mist verzapfen.

Die ETH-Zürich gilt ja als zweitrenomierteste Hochschule der Welt (nach dem MIT in Massachusetts) und hat Nobelpreisträger wie Albert Einstein hervorgebracht. Da wundert ein, wenn da solche ingenieurstechnische Dummheiten entstehen.

#8

Ja in der Schweiz wars wohl die Nichtberücksichtigung der
Anhydridschicht.

Wenn du das mit Staufen meinst, das liegt im Breisgau in Deutschland. Bei dem aktuellen Fall in St. Gallen habe ich noch nichts von einer Anhydritschicht gehört. Hast du dich vielleicht verlesen?

Wundert mich selber das die Schweizer so einen Mist verzapfen.

Die ETH-Zürich gilt ja als zweitrenomierteste Hochschule der
Welt (nach dem MIT in Massachusetts) und hat Nobelpreisträger
wie Albert Einstein hervorgebracht. Da wundert ein, wenn da
solche ingenieurstechnische Dummheiten entstehen.

Ich habe dem Artikel nicht entnehmen können, dass die ETH für die geologische Betreuung der Bohrung zuständig war. Die haben sich wohl eher im Nachhinein mit der Ursachenfindung befasst. Das das dortige Erdbebenzentrum die Bohrung als Ursache vermutet ist wohl auch nur ein erster Schuss. Genaueres hören wir wohl erst in den nächsten Wochen.

#9

Ja gebe mich geschlagen bin gar nicht auf die Idee gekommen noch ein anderes Medium (außer Wasser und Luft) als Kreislaufmedium in Erwägung zu ziehen.

Hatte noch erst an die klassische Dampfmaschine gedacht aber da kann man bestenfalls nur das Intervall von 140Grad auf 100Grad energetisch nutzen.

Das mit dem organic Rankine Prozeß ist für mich auch was völlig neues. Auf sowas wäre einer wie ich nie alleine gekommen, Da kann man dann wohl wirklich die Abkühlung bis zur Umgebungstemperatur energetisch nutzen (wie beim luftbetriebenen Sterling). Beide Prozesse erreichen zumindest theoretisch Carnot.

Habe nochmal den Taschenrechner bedient und mal geguckt was an Werten für einen Carnotprozeß rauskommt (mit den 140Grad 120Grad Tiefenwassertemp. und 0Grad bzw. 10Grad Umgebungstemp.).
nc(10,140)=31,5% (JahresdurchschnittAußenTemp.)
nc(0,140)=33,9% (im Januar)
nc(10,120)=28,0% (Durchschnittstemp.)
nc(o,120)=30,5%

O.K. geb mich geschlagen. Zumindest der Carnot gibt noch nen Wirkungsgrad wenn man die Abkühlung bis auf Außentemperatur ausnutzt. Das ist noch einfach zu rechnen mit Hauptschulmathematik wenn man die Formel hat. Dann gibt es eben die speziellen Kreisprozesse die nicht den Carnot erreichen (oder nur unter grenzwertigen Bedingungen) und dann gibts in der Realität überall noch Zusatzverluste.

Aber in der Realität denke ich schon, daß da einigermaßen was rauskommt.

Hätte nicht gedacht, daß die 140Grad jetzt schon viel in Geothermie sind aber ich war auch noch nie auf Island und habe mich noch nirgends beim Besuch eines solchen Kraftwerks schlau gemacht.

Hier gibts eine Zusammenstellung der deutschen Geothermiekraftwerke man kann sich den Wirkungsgrad ja selber ausrechnen (in Bruchsal wird z.B. bei 118GradWassertemp. und 4MW Wärmeabgabe 0,5MW Strom erzeugt also Wirkungsgrad nach AdamRiese 12,5% (also ca. 40%vom Carnot)):

http://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie#Stromerzeugu…

Einige Kraftwerke mit unter 100Grad liegen eher bei 1% Wirkungsgrad. Dafür gibts die Heizwärme für Lau.

Aber ich glaube unserem Fragesteller gehts eher darum ob die billige Wärme irgendwann versiegt.

#10

Hallo Fragewurm,

Nur zum Heizen fände ich den Aufwand zu hoch. Dann sollen die
Leute lieber einen Pullover mehr anziehen.

Basel und St. Gallen haben bereits ein funktionierendes Fernwärmenetz, deshalb rechnet sich das da anders. In Basel wird mit Gas, Öl und Müll geheizt.
Die Stadt Zürich hat auch ein Fernwärmenetz, welches ursprünglich die Abwärme der Kehrichtverbrennung nutzte. Basel hat dies dann von den Zürchern abgekupfert
http://de.wikipedia.org/wiki/Fernw%C3%A4rme#Basel

MfG Peter(TOO)