Kalina-Anlage

Geothermische Kraftwerke – Strom aus der Tiefe

Erdwärme wird in Deutschland vor allem zum Heizen genutzt. Seit einigen Jahren können Kraftwerke daraus auch Strom erzeugen. Insgesamt entwickelt sich die Geothermie in Deutschland langsam aber stetig zu größeren Absatzzahlen von Strom und Wärme und erreichte im Jahr 2016 für beide Energiearten 0,159 Terawattstunde und 12,273 Terawattstunde.

Anlage mit Bohrturm, aus einer Öffnung steigt eine große Dampfsäule.
Bohrturm in Unterhaching

Nach Angaben des Bundesverbands Geothermie arbeitet das erste deutsche Heizkraftwerk mit tiefer Geothermietechnik seit 1984 mit einer thermischen Leistung von 1,3 Megawatt in Waren in Mecklenburg-Vorpommern. Das erste Tiefengeothermie-Kraftwerk nur für die Stromerzeugung mit einer elektrischen Leistung von 4,3 Megawatt nahm im Jahr 2012 in Insheim (Rheinland-Pfalz) den Betrieb auf. Kraftwerke für die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme gibt es seit 2007 in Landau (5 MW thermisch; 0,79 MW elektrisch) und Unterhaching (38 MW thermisch; 3,36 MW elektrisch).

Diese Anlagen zapfen wasserführende Schichten in sehr großer Tiefe an (Bohrtiefen über 2500 Meter), sogenannte Aquifere. Dadurch wird zum Beispiel in Unterhaching rund 130 Grad Celisus heißes Salzwasser gefördert und nach der Strom- und Wärmegewinnung abgekühlt über eine zweite Bohrung wieder zurück in die Tiefe gepumpt – hydrothermale Tiefengeothermie. Die technologische Herausforderung: Um die abgezogene Wärme in einer Dampfturbine in Strom umzuwandeln, sind die Temperaturen des Tiefenwassers in Deutschland – auch an günstigen Stellen – eigentlich zu niedrig. Deshalb nutzt man in einigen Anlagen eine organische Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt unter 100 Grad Celsius zum Antreiben der Dampfturbine.

Bessere Wärmeübertragung mit Kalina-Anlagen

Das Bild zeigt Rohre, Leitungen und Tanks im Innern der Anlage.
Kalina-Anlage

Einen wesentlich effizienteren Wärmeübergang als das Verdampfen bietet das Entmischen zweier Medien: Dazu wird Wasser und darin gelöstes Ammoniakgas eingesetzt. Letzteres entweicht bei steigender Temperatur aus dem Wasser und hat bei 130 Grad Celsius genug Wärmeenergie aufgenommen, um eine Turbine anzutreiben. Abgekühlt wird das Ammoniak dann wieder im Wasser aufgenommen. Ein solches Kraftwerk wird nach seinem russisch-amerikanischen Erfinder „Kalina-Anlage“ genannt.

Nach Angaben des Bundesverbands Geothermie waren im Februar 2017 in Deutschland insgesamt 33 Anlagen der sogenannten Tiefengeothermie (Bohrtiefe geringer als 400 Meter) in Betrieb. Davon waren dreißig Heizwerke (Wärmeproduktion; inklusive Heizkraftwerke ), neun Kraftwerke (Stromproduktion; inklusive Heizkraftwerke) und sechs Heizkraftwerke (Lieferung von Strom und Wärme). Die gesamte installierte Wärmeleistung betrug 303,36 Megawatt, die installierte elektrische Leistung belief sich auf 36,9 Megawatt. Zwei weitere Geothermie-Anlagen befanden sich im Bau und weitere dreißig in der Planung.

Die oberflächennahe Geothermie umfasst alle Anlagen mit Bohrtiefen kleiner als 400 Meter, die zur Erzeugung von Wärme eingesetzt werden, zum Beispiel in Verbindung mit Wärmepumpen. Im Jahr 2016 waren rund 350 000 solcher Anlagen mit einer Gesamtleistung von circa 4100 Megawatt in Betrieb.

Die gesamte installierte geothermische Leistung für die Bereitstellung von Wärme (Tiefen- und Oberflächennahe Geothermie) betrug im selben Jahr 4400 Megawatt.

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