Schon wenn die Menschheit nur ein Prozent des Potenzials superheißer Gesteine nutzt, könnte sie mehr als das Achtfache der heutigen Weltstromproduktion erzeugen.
Tief unter der Erdoberfläche liegt eine gewaltige Energiequelle. Forschende sind überzeugt, dass sie eine Zukunft mit wenig CO₂ entscheidend mit Strom versorgen könnte.
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Immer mehr Forschende und Energieunternehmen arbeiten daran, die „superheiße“ Geothermie nutzbar zu machen – eine sehr alte und zugleich neue Form der Energiegewinnung, die fast überall auf der Welt dauerhafte, klimaneutrale Elektrizität liefern könnte.
Zu Jahresbeginn rückte die Internationale Energieagentur (IEA) die superheiße Geothermie in ihrem Bericht State of Energy Innovation (Quelle auf Englisch) in den Fokus. Sie beschreibt sie dort als vielversprechende Quelle für „saubere, verlässliche Energie“, die den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen unterstützen kann.
Inzwischen startet eines der meistbeachteten Projekte der Branche im US-Bundesstaat Oregon. Das Start-up Quaise Energy will dort nach eigenen Angaben bis 2030 das weltweit erste Kraftwerk für superheiße Geothermie errichten.
Was ist superheiße Geothermie?
Geothermie nutzt die Wärme aus dem Erdinneren, um Strom zu erzeugen oder Gebäude zu heizen.
Als Quelle für Strom und Wärme ist sie keineswegs neu.
In Island heizt geothermales Wasser seit fast einem Jahrhundert Wohnhäuser. Heute stammen rund 30 Prozent des Stroms des Landes aus Geothermie.
Nach Angaben der IEA (Quelle auf Englisch) greifen herkömmliche Geothermiekraftwerke auf natürliche unterirdische Reservoirs aus heißem Wasser oder Dampf zu. Diese liegen meist in vulkanisch aktiven Regionen oder an Plattengrenzen der Erde.
Die superheiße Geothermie geht noch deutlich tiefer.
Die Technik erschließt Gestein mit Temperaturen von über 300 °C. Dort erreicht Wasser einen überkritischen Zustand und kann deutlich mehr Energie transportieren als in herkömmlichen Geothermiesystemen.
Nach Angaben der US-Umweltorganisation Clean Air Task Force (Quelle auf Englisch) würde bereits ein Prozent dieser Ressourcen ausreichen, um mehr als das Achtfache der heutigen weltweiten Stromproduktion zu decken.
Warum ist das so schwierig?
Die größte Hürde ist bislang die Bohrung in die nötigen Tiefen mit diesen extremen Temperaturen.
Laut verschiedenen Energieagenturen (Quelle auf Englisch) stoßen herkömmliche Bohrsysteme, die meist aus der Öl- und Gasindustrie stammen, in mehreren Kilometern Tiefe an Grenzen: Hitze und Druck sind extrem, die Technik leidet. Zudem steigen die Kosten mit jedem weiteren Meter Tiefe.
Deshalb suchen Forschende nach alternativen Bohrtechnologien.
Quaise Energy will die oberen Abschnitte seiner Bohrungen in Oregon noch konventionell abteufen. Danach soll eine am Massachusetts Institute of Technology entwickelte Millimeterwellen (Quelle auf Englisch)-Technologie zum Einsatz kommen, aus deren Forschungsprojekten das Start-up hervorgegangen ist.
Das System nutzt hochfrequente elektromagnetische Wellen, ähnlich wie in einem Mikrowellenherd. Sie schmelzen und verdampfen das Gestein, statt es mechanisch zu zerschneiden.
Gelingt dies, könnten Bohrungen deutlich tiefere Geothermieressourcen erreichen, als es mit heutiger Technik möglich ist.
Dann würde Wasser in die Tiefe gepumpt, dort vom Gestein aufgeheizt und als Dampf wieder an die Oberfläche geleitet. Dort treibt es Turbinen zur Stromerzeugung an und fließt anschließend zurück in den Kreislauf.
Nach Berechnungen von Quaise könnte die Anlage rund fünfzig Megawatt erneuerbare Energie rund um die Uhr liefern – genug für den Bedarf von zigtausenden Haushalten. Kurz nach dem Start will das Unternehmen die Leistung auf 200 Megawatt ausbauen. Das könnte die Energieversorgung grundlegend verändern, denn weltweit ringt die Politik damit, Emissionen zu senken und gleichzeitig den wachsenden Energiebedarf zu decken.
Warum ist das wichtig?
Im Gegensatz zu Solar- und Windkraft kann Geothermie unabhängig vom Wetter rund um die Uhr laufen. Gleichzeitig sinken die Kosten für Batteriespeicher rapide. Laut einem neuen Bericht der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) ermöglichen sie es, Strom aus erneuerbaren Quellen inzwischen fast durchgängig zu Preisen anzubieten, die mit fossilen Energieträgern konkurrieren.
Befürworterinnen und Befürworter verweisen zudem darauf, dass Geothermie deutlich weniger Fläche benötigt als große Solar- oder Windparks.
Kein Wunder also, dass das Interesse an superheißer Geothermie weltweit zunimmt.
In Island hat ein Forschungsverbund kürzlich zehn Millionen Euro (Quelle auf Englisch) an EU-Fördermitteln für die Entwicklung solcher Projekte erhalten. Im vergangenen Jahr schloss auch Neuseeland (Quelle auf Englisch) ein Kooperationsabkommen mit Island, um Geothermietechnologien im Rahmen seiner langfristigen Energiesicherheitspläne voranzubringen.
Fachleute gehen davon aus, dass diese Stromerzeugung eines Tages über vulkanisch aktive Regionen hinausreichen kann. Nach Einschätzung der IEA könnten Fortschritte beim Tiefbohren sie in großen Teilen Europas, Asiens und Nordamerikas wirtschaftlich machen.
Trotz aller Hoffnungen wird es aber noch lange dauern, bis die Technologie Stromnetze weltweit spürbar verändert.
Bislang ist noch kein kommerzielles Kraftwerk für superheiße Geothermie in Betrieb. Forschende müssen erst zeigen, dass Bohrsysteme, Gesteinsschichten und Kraftwerksinfrastruktur die extremen Bedingungen über viele Jahre hinweg aushalten.
Hinzu kommen mögliche Umweltprobleme.
Studien zeigen, dass geothermische Bohrungen kleine Erdbeben auslösen können. Fachleute sprechen von induzierter Seismizität. Die meisten Beben sind so schwach, dass Menschen sie nicht spüren, einige können jedoch erheblich sein.
Im Jahr 2017 erschütterte ein Beben der Stärke 5,4 auf der Richterskala ein Gebiet nahe eines Geothermiestandorts bei Pohang in Südkorea und verursachte erhebliche Schäden. Untersuchungen kamen zu dem Schluss, dass es wahrscheinlich durch induzierte Seismizität ausgelöst wurde, nachdem unter hohem Druck Flüssigkeit in den Untergrund gepresst worden war.
Befürworterinnen und Befürworter halten dennoch dagegen, dass sich das Potenzial kaum ignorieren lässt.
Nach Berechnungen der Clean Air Task Force könnten rund zwei Prozent der geothermischen Energie, die in drei bis zehn Kilometern Tiefe unter der Erdoberfläche steckt, ausreichen, um den heutigen Energiebedarf der USA etwa 2.000-fach zu decken.