Die Geothermie empfiehlt sich wärmstens -

Geothermie als Energiequelle besitzt nahezu endloses Potenzial


Pumpen in der Geothermie müssen hart im Nehmen sein. Doch in der Vergangenheit scheiterte so manche Pumpe an der unwirtlichen Umgebung dieser Energiegewinnung und verursachte immense Kosten. Heute befindet sich die Branche in einem Wandel. Für die Nutzung der Erdwärme werden mittlerweile spezielle Pumpen zur Serienreife gebracht.


Die Zeichen der Geothermie stehen weltweit auf Wachstum - und das in großem Umfang. Viele Länder werden "in die Nutzung der Geothermie einsteigen, andere werden diese Energieform weiter ausbauen", prognostiziert der deutsche Bundesverband Geothermie.


Weltweites Wachstum


Die Wärmeerzeugung wuchs weltweit im Jahr 2015 im Vergleich zu 2010 laut den "Country Reports" um 39 Prozent auf insgesamt ca. 70.300 MWt (Megawatt thermisch). China verdoppelte gar seine installierte Leistung auf rund 17.900 MWt. Indien verzeichnete im Vergleichszeitraum einen Anstieg um 272 Prozent auf knapp 1.000 MWt, die USA um 38 Prozent auf ca. 17.415 MWt, Frankreich um 74 Prozent auf rund 2.350 MWt und Deutschland um 14 Prozent auf 2.850 MWt. Das deutlichste Wachstum erzielte Thailand mit 5.060 Prozent auf allerdings insgesamt "nur" 129 MWt.


Deutlich, aber nicht genauso eklatant, stieg weltweit die installierte geothermische Stromleistung von 2010 auf 2015. Sie kletterte um 16 Prozent auf insgesamt 12.600 MWt installierte Leistung. In den USA legte sie um 11 Prozent auf insgesamt 3.450 MWt zu, in Mexiko um 6 Prozent auf etwas über 1.000 MWt, in Kenia um 194 Prozent auf rund 600 MWt, in Deutschland um 280 Prozent auf 27 MWt und in Italien um 9 Prozent auf knapp 920. Heute gibt es laut Bundesverband Geothermie in 24 Ländern der Erde große Kraftwerke, die Strom mit der Wärme der Energie erzeugen.


Ständige Verfügbarkeit


In Deutschland lässt sich die wachsende Nachfrage nach Geothermie auch auf die Energiewende zurückführen. Die Geothermie soll den Mix der erneuerbaren Energien aus Windkraft und Solarenergie ergänzen.


Der Weg wurde bereits eingeschlagen - derzeit sind 30 Anlagen geplant, zwei befinden sich im Bau und vier dienen als Forschungsprojekte. Sie sollen die bestehenden 33 Anlagen ergänzen. Die Geothermie hat einen Vorteil gegenüber den übrigens erneuerbaren Energien. Das ist "die ständige Verfügbarkeit, unabhängig von klimatischen Verhältnissen und von Tages- und Jahreszeit", bilanzieren die Stadtwerke München.


Zeit also für eine Wende. Das haben die mit der Geothermie verbundenen Branchen vor einigen Jahren erkannt. Denn in der Vergangenheit waren Betreiber der Erdwärmeanlagen gezwungen, Pumpen aus der Öl- und Gasindustrie zu nutzen, die nicht auf die Besonderheiten der Geothermie ausgelegt waren.


"Verglichen mit dem Erdölsektor arbeiten Pumpen in der Geothermie bisher wenig effizient und verschleißen frühzeitig", berichtet der BINE Informationsdienst, dessen Herausgeber die FIZ Karlsruhe - Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH ist, und der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Spezielle Pumpen für Erdwärmenutzung Geothermie waren Fehlanzeige.


Störanfällige Pumpen


Entsprechend hoch war die Anfälligkeit der Pumpen, manche Pumpen fallen bereits nach wenigen Monaten aus. Im Geothermiekraftwerk Unterhaching hätten seit dem Betriebsstart 2007 zehn ESP-Pumpen (Electro-Submersible Pump) laut Betreiber "den Geist aufgegeben", schrieben noch vor wenigen Jahren die VDI-Nachrichten. Oft seien kaputte Frequenzumrichter, defekte Lager oder heiße Wicklungen die Ursache gewesen. "Die Ausfälle kosten richtig Geld." Für eine Pumpe ist rund eine Million Euro zu investieren.


Nicht nur die Technologie, sondern bereits die Dimensionierung machen Pumpen in der Geothermie zu einer kostspieligen Komponente. So ist beispielsweise die noch recht junge Pumpe mit Motor in der Geothermieanlage Freiham rund 45 Meter lang und hat mit Gestänge ein Gesamtgewicht von ca. 50 Tonnen. Mit einem Schwerlastkran musste sie in eine Tiefe von 600 Metern unter der Erdoberfläche hinabgelassen werden. Hier fördert die Pumpe das etwa 90 Grad Celsius heiße Thermalwasser aus einer Tiefe von 2.500 Metern an die Oberfläche.


Hohe Temperaturen, aggressive Gase


Allein schon die Fördertiefen lassen erahnen, welchen Herausforderungen Pumpen ausgesetzt sind und machen nachvollziehbar, warum Pumpen aus der Öl- und Gasindustrie nicht unbedingt die beste Wahl sind. Hohe Temperaturen und Förderraten, aggressive Gase und kristallisierte Salze verlangen von Pumpen die optimale Performance.


Es muss also an Lösungen für spezielle Pumpen in der Geothermie getüftelt werden - zahlreiche Hersteller arbeiten fieberhaft an widerstandsfähigen Komponenten. So wie Baker Hughes, um ein Beispiel zu nennen. Der Entwickler spezieller Geothermiepumpen errichtete auf seinem Gelände einen Hochtemperatur-Teststand, auf dem komplette Pumpensysteme unter praxisähnlichen Bedingungen erprobt werden. "Feldtests erbrachten weitere Erkenntnisse über konstruktive Schwachstellen bisheriger Aggregate", berichtet BINE in einer Projekt-Info. Dazu hätten Wissenschaftler defekte Pumpen aus deutschen Geothermieanlagen geborgen, in die Einzelteile zerlegt und die Fehlerquellen analysiert. "Auf Grundlage dieser Daten entwickelten sie dann modifizierte Prototypen, die einen deutlich höheren Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer versprechen." Dabei hätten sich die Entwickler auf die Bedingungen konzentriert, wie sie in den hydrothermalen Anlagen in Süddeutschland vorherrschen. Dort lägen die Temperaturen des Thermalwassers zwischen 120 und 140°C und sei es sehr kalkhaltig. Die Arbeiten erfolgten in Zusammenarbeit mit den Geothermieanlagen in Oberhaching, Dürrnhaar, Sauerlach, Grünwald und vor allem der Anlage in Unterhaching, so BINE.


Bild: R. Eberhard, messekompakt.de, EBERHARD print & medien agentur gmbh
Quelle: Messe Düsseldorf

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