Es gibt eine Lösung für den unersättlichen Energiebedarf der Welt. Es ist CO2-frei und sicher. Und es befindet sich direkt unter unseren Füßen.
Gepostet von Unni Skoglund
Seit Jules Verne 1864 über eine Reise ins Erdinnere schrieb, träumten die Menschen davon, Wärme aus der Mitte des Planeten zu erzeugen. Bisher haben wir nur die Oberfläche zerkratzt, aber jetzt fangen die Forscher an, sich in die Tiefe zu arbeiten.
Tatsache ist, dass 99 Prozent des Planeten eine Temperatur von über 1000 Grad Celsius haben. Die Wärme ist das, was von der Entstehung der Erde übrig geblieben ist, und es gibt mehr als genug davon, um sie in Energie umzuwandeln.
„Wenn wir nur einen Bruchteil der vorhandenen Erdwärme bohren und zurückgewinnen können, reicht dies aus, um den gesamten Planeten mit Energie zu versorgen - Energie, die sauber und sicher ist“, sagt Are Lund, leitender Forscher bei SINTEF Materials and Chemistry.
Unerschöpfliche Quelle
Erdwärme bietet ein unglaubliches Potenzial. Es ist eine unerschöpfliche Energiequelle, die nahezu emissionsfrei ist. Wärmeenergie kommt in den verschiedenen Gesteinsarten vor, aus denen die Erdoberfläche besteht, und befindet sich tiefer in der Kruste. Je tiefer du kommst, desto heißer wird es.
Etwa ein Drittel des Wärmestroms stammt aus der ursprünglichen Wärme im Erdkern und im Erdmantel (der Schicht, die der Erdkruste am nächsten liegt). Die restlichen zwei Drittel stammen aus der Radioaktivität in der Erdkruste, wo radioaktive Substanzen kontinuierlich zerfallen und Wärme erzeugen. Die Wärme wird zu Gesteinsschichten transportiert, die sich näher an der Erdoberfläche befinden.
Unterschiedliche Tiefen
Geothermie, die aus 150 bis 200 Metern Tiefe stammt, wird als Niedertemperatur-Geothermie bezeichnet. In diesen Tiefen schwanken die Temperaturen zwischen 6 und 8 Grad Celsius und können mit Wärmepumpen in Kombination mit einem Energiebrunnen extrahiert werden. Diese Art der Geothermie wird in größerem Umfang genutzt.
Das norwegische Unternehmen Rock Energy will international führend bei Erdwärme und Energie sein. Für Oslo ist eine Pilotanlage geplant, die Wärme aus 5500 Metern Tiefe sammelt. Temperaturen aus dieser Tiefe können Wasser auf 90-95 ° C erwärmen und in Fernheizwerken eingesetzt werden. Die Pilotanlage wird in Zusammenarbeit mit NTNU gebaut, das die thermischen Aspekte der Anlage untersucht.
Es ist geplant, zwei Brunnen zu bohren, einen Injektionsbrunnen, in dem kaltes Wasser abgepumpt wird, und einen Produktionsbrunnen, in dem heißes Wasser zurückfließt. Dazwischen befinden sich sogenannte Kühlerleitungen, die die Brunnen verbinden. Das Wasser wird dann im Fernheizwerk Hafslund gegen Wasser ausgetauscht.
Die normale Lebensdauer eines solchen Brunnens beträgt ungefähr 30 Jahre. Danach wird das Gestein durch das in die Brunnen eingebrachte kalte Wasser so abgekühlt, dass es nicht mehr genügend Wärme erzeugt. Nach 20 bis 30 Jahren hat sich die Wärme jedoch wieder aufgebaut und der Brunnen kann wieder genutzt werden.
Die Rock Energy-Anlage wird ein wichtiger Schritt bei der Nutzung der Erdwärme-Ressourcen Norwegens sein.
Überkritisches Wasser
Wenn wir jedoch den CO2-Ausstoß reduzieren und saubere Energie in einer Größenordnung bereitstellen wollen, die einen Unterschied macht, müssen wir viel weiter in die Erde selbst vordringen.
Forscher der NTNU, der Universität Bergen (UiB), der Geological Survey of Norway (NGU) und der SINTEF glauben, dass dies möglich ist. Im Jahr 2009 gründeten Geologische Enthusiasten mit Partnern von Universitäten, Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie das Norwegische Zentrum für Geothermieforschung (CGER).
Ziel der Forscher ist es, Tiefen von 10.000 Metern oder mehr zu erreichen, um die tiefe Erdwärme zu nutzen. Durch so tiefes Bohren können Brunnen das sogenannte überkritische Wasser mit einer Temperatur von mindestens 374 ° C und einem Druck von mindestens 220 bar erreichen. Das multipliziert mit dem Faktor 10 die Menge an Energie, die Sie aus einer solchen Anordnung gewinnen können, und die Menge an erzeugter Geothermie kann mit der Menge übereinstimmen, die in einem Kernkraftwerk erzeugt wird.
Es gibt jedoch einen sehr wichtigen Unterschied: Geothermische Wärme erzeugt keinen radioaktiven Abfall. Es ist saubere Energie.
Vorteile auf 5000 Metern
Die heutigen Ölfirmen verdienen ihren Lebensunterhalt mit der Gewinnung von Öl, das bis zu 5000 Meter tief ist und Temperaturen von bis zu 170 Grad Celsius aufweist. Bei tieferen Bohrungen treten eine Reihe von technischen Problemen auf, sowohl beim Bohren als auch beim Bohren Materialien. Stahl wird spröde und Materialien wie Kunststoffe und Elektronik werden geschwächt oder schmelzen. Elektronik arbeitet normalerweise nur kurze Zeit bei Temperaturen über 200 ° C. Diese Probleme müssen gelöst werden, damit die Tiefengeothermie rentabel ist.
Trotzdem sind SINTEF-Wissenschaftler der Ansicht, dass Norwegen in einer einzigartigen Position ist, um Erdwärme zu gewinnen.
„Wir haben eine starke und innovative Ölindustrie in diesem Land. Da die Ölindustrie Öl- und Gasvorkommen aus unzugänglichen Gebieten erschließen wollte, hat sich die Bohrtechnologie in den letzten zehn Jahren enorm weiterentwickelt. Es gibt Testbohrungen für Öl, die 12 000 Meter in die Erde reichen. Das Wissen aus der Öl- und Bohrindustrie könnte in Zukunft zur Gewinnung von Geothermie genutzt werden “, so Lund und Lademo.
Die norwegische Bohr-, Öl- und Gasindustrie verlangt nach Geräten, die es ermöglichen, zu erschwinglichen Kosten immer tiefer zu bohren. Die Ölfelder, die jetzt entdeckt werden, sind im Allgemeinen tiefer und komplizierter als zuvor. Obwohl es eine Reihe von Bohrlöchern auf der Welt gegeben hat, die auf 10-12 000 Meter gebohrt wurden, ist die Technologie noch nicht vorhanden, um Präzisionsbohrungen in diesen Tiefen zu ermöglichen.
„Wir müssen eine gemeinsame Verpflichtung eingehen. Multidisziplinäres Fachwissen ist erforderlich. Hier bei Materials and Chemistry arbeiten wir mit einem intern finanzierten Projekt zusammen, in dem wir die Gesamtleistung von SINTEF bewerten.Ziel ist es, gemeinsam mit der Industrie und dem norwegischen Forschungsrat an Projekten zu arbeiten “, sagte Lund Laufen werden wir in der Lage sein, Öl durch Erdwärme für Heizung und Strom zu ersetzen. “
Überall verfügbar
Einer der einzigartigen Aspekte der Erdwärme ist, dass sie überall auf der Welt zu finden ist. Nennen wir es eine „demokratische“ Energiequelle, die jeder nutzen kann, unabhängig von den Bedingungen an der Erdoberfläche, wie z. B. dem Wetter.
Wie weit Sie in die Erdkruste vordringen müssen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen, ist von Land zu Land unterschiedlich. Dies liegt daran, dass die Dicke der Kruste variiert und den sogenannten geothermischen Gradienten steuert. In nördlichen Breiten wie in Norwegen steigt die Temperatur um etwa 20 Grad pro Kilometer in die Erdkruste. In anderen Teilen der Welt sind es 40 Grad pro Kilometer. Der Durchschnitt liegt bei 25 Grad.
Die Vereinigten Staaten, die Philippinen, Mexiko, Indonesien und Italien sind international führend bei der Stromerzeugung aus Geothermie.
"Es wird gelingen"
„Die Öl- und Gasindustrie ist konservativ. Die Erschließung der Geothermie in einer Tiefe von zehn bis zwölftausend Metern wird teuer. Der Nutzen wird aber auch enorm sein. Aus diesem Grund wird die Branche irgendwann anfangen zu investieren. In den 1960er Jahren waren wir Anfänger, wenn es darum ging, Öl aus der Nordsee zu pumpen. Die Bewältigung dieser Herausforderung war in vielerlei Hinsicht ein enormer Schub. Als Nation setzen wir und haben gewonnen “, sagt Lademo.
„Ich glaube, wir können das Wissen über Materialien entwickeln, das wir brauchen, um in zehn Jahren auf 300 Grad Celsius zu kommen. Es könnte 25 Jahre oder länger dauern, bis die Temperaturen auf 500 Grad Celsius gesunken sind “, sagte Lund mit Zustimmung von Lademo.
„Wir sind davon überzeugt, dass dies möglich ist. Dafür müssen wir die vorhandene Technologie weiterentwickeln. Um das zu tun, braucht man Geld, viel Geld. Öffentliche Mittel sind der Schlüssel, um die Branche insgesamt zu Investitionen zu bewegen. Geothermie ist eine einzigartige Chance für die Ölindustrie, sich auf eine neue Art und Weise zu entwickeln. Sie werden dies erkennen, es ist nur eine Frage der Zeit. "
