Tief unter der Erdoberfläche liegt eine riesige Energiequelle, von der Wissenschaftler glauben, dass sie zu einer kohlenstoffarmen Zukunft beitragen könnte.
Eine wachsende Zahl von Forschern und Energieunternehmen wetteifert nun darum, „superheiße“ Geothermie zu erschließen, eine sehr alte – aber auch neuartige – Energieform, die fast überall auf der Erde konstanten, kohlenstofffreien Strom liefern könnte.
Anfang des Jahres hob die Internationale Energieagentur (IEA) in ihrem Bericht „State of Energy Innovation“ die superheiße Geothermie hervor und beschrieb sie als eine vielversprechende Quelle „sauberer, fester Energie“, die den Übergang von fossilen Brennstoffen unterstützen kann.
Derzeit erfolgt der Spatenstich für eines der am meisten beobachteten Projekte der Branche im US-Bundesstaat Oregon, wo das Start-up-Unternehmen Quaise Energy nach eigenen Angaben bis 2030 das erste superheiße Geothermiekraftwerk der Welt bauen will.
Was ist superheiße Geothermie?
Geothermie nutzt die Wärme unterhalb der Erdoberfläche, um Strom zu erzeugen oder zu heizen.
Seine Rolle als Strom- oder Wärmequelle ist nicht unbedingt neu.
In Island wird seit fast einem Jahrhundert geothermisches Wasser zum Heizen von Häusern genutzt. Heute stammen rund 30 Prozent des Stroms des Landes aus geothermischen Quellen.
Nach Angaben der IEA basieren traditionelle Geothermieanlagen auf natürlich vorkommenden unterirdischen Warmwasser- oder Dampfreservoirs, die typischerweise in vulkanisch aktiven Regionen oder entlang der Grenzen der tektonischen Platte der Erde konzentriert sind.
Superheiße Geothermie will tiefer vordringen.
Die Technologie zielt auf Gesteine ab, die heißer als 300 °C sind, wo Wasser einen überkritischen Zustand erreicht und deutlich mehr Energie transportieren kann als herkömmliche Geothermiesysteme.
Laut der in den USA ansässigen gemeinnützigen Clean Air Task Force könnte die Nutzung von nur einem Prozent dieser Ressourcen mehr als das Achtfache der aktuellen Stromerzeugung weltweit liefern.
Warum ist es schwierig?
Die größte Herausforderung bestand bisher darin, tief genug zu bohren, um diese extremen Temperaturen zu erreichen.
Nach Angaben verschiedener Energieagenturen stehen konventionelle Bohrsysteme – viele von ihnen aus der Öl- und Gasindustrie übernommen – unter der extremen Hitze und dem Druck, die mehrere Kilometer unter der Erde herrschen, vor großen Herausforderungen. Auch die Kosten steigen und die Preise steigen.
Dies hat Forscher dazu veranlasst, alternative Bohrtechnologien zu erforschen.
Quaise Energy plant, für die oberen Abschnitte seiner Oregon-Bohrlöcher konventionelle Bohrungen zu verwenden, bevor es auf die Millimeterwellentechnologie umsteigt, die am Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurde, wo das Startup aus Forschungsprojekten hervorgegangen ist.
Das System verwendet hochfrequente elektromagnetische Wellen, ähnlich wie Mikrowellen, um Gestein zu schmelzen und zu verdampfen, anstatt es mechanisch zu durchtrennen.
Im Erfolgsfall könnte der Prozess dazu führen, dass Bohrungen viel tiefere geothermische Ressourcen erreichen, als es die bestehende Technologie zulässt.
Das Wasser würde dann in den Untergrund gepumpt, durch das umgebende Gestein erhitzt und als Dampf zur Erzeugung an die Oberfläche zurückgeführt Strom bevor es wieder dem System zugeführt wird.
Laut Quaise würde dieses System 50 Megawatt ständig verfügbaren, erneuerbaren Strom liefern – genug, um Zehntausende Haushalte zu versorgen. Das Unternehmen hofft, das Projekt bald nach der Inbetriebnahme auf 200 Megawatt ausweiten zu können, was ein potenzieller Wendepunkt für eine Welt sein könnte, die darum kämpft, die Emissionen zu senken und gleichzeitig mit dem steigenden Energiebedarf Schritt zu halten.
Warum ist es wichtig?
Im Gegensatz zu Solar- und Windenergie kann Geothermie unabhängig von den Wetterbedingungen kontinuierlich betrieben werden. Laut einem neuen Bericht der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) tragen die sinkenden Kosten für Batteriespeicher jedoch dazu bei, dass erneuerbare Energien rund um die Uhr Strom zu Preisen liefern können, die mit fossilen Brennstoffen mithalten können.
Befürworter verweisen auch auf den relativ geringen Flächenbedarf der Geothermie im Vergleich zu großen Solar- oder Windparks.
Es ist keine Überraschung, dass das Interesse an superheißer Geothermie weltweit wächst.
In Island haben Forscher kürzlich EU-Fördermittel in Höhe von 10 Millionen Euro für die Entwicklung ähnlicher Projekte erhalten. Im vergangenen Jahr hat Neuseeland im Rahmen seiner langfristigen Energiesicherheitspläne außerdem eine Kooperationsvereinbarung mit Island zur Entwicklung der Geothermietechnologie geschlossen.
Experten glauben, dass sich diese Art von Energie irgendwann über vulkanisch aktive Regionen hinaus ausdehnen könnte. Nach Angaben der IEA könnten Fortschritte bei der Tiefbohrung diese in größeren Teilen Europas, Asiens und Nordamerikas realisierbar machen.
So vielversprechend es auch sein mag, die Technologie hat noch einen langen Weg vor sich, bis sie sich verändert Stromnetze global.
Noch ist keine kommerzielle superheiße Geothermieanlage in Betrieb, und Forscher müssen noch beweisen, dass Bohrsysteme, unterirdische Felsformationen und Energieinfrastruktur den extremen Bedingungen über lange Zeiträume standhalten können.
Es kann auch Bedenken hinsichtlich der Umwelt geben.
Forscher sagen, dass geothermische Bohrungen kleine Erdbeben auslösen können – ein Phänomen, das als induzierte Seismizität bezeichnet wird. Während die meisten zu klein sind, um spürbar zu sein, können einige schwerwiegend sein.
Im Jahr 2017 ereignete sich ein Erdbeben der Stärke 5,4 auf der Richterskala in der Nähe eines Geothermiestandorts in Pohang, Südkorea, und verursachte weitreichende Schäden. Es wurde angenommen, dass die Ursache eine induzierte Seismizität war, nachdem an der Stelle Hochdruckflüssigkeit in den Boden injiziert wurde.
Dennoch, so argumentieren seine Befürworter, seien die potenziellen Erträge schwer zu ignorieren.
Laut der Clean Air Task Force könnten etwa zwei Prozent der geothermischen Energie, die sich zwischen drei und zehn Kilometern unter der Erdoberfläche befindet, das Äquivalent des 2.000-fachen aktuellen Energiebedarfs allein der Vereinigten Staaten decken.
