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Wärme ohne Öl

Alte Bohrlöcher sollen in den USA verstärkt für Geothermiekraftwerke genutzt werden. Pilotprojekt in Frankreich weist Weg

  • Von Johannes Streeck
  • Lesedauer: 8 Min.
Geothermiekraftwerk am Ufer des Salton-Sees in der Nähe von Calipatria (Kalifornien)
Geothermiekraftwerk am Ufer des Salton-Sees in der Nähe von Calipatria (Kalifornien)

Gut 6000 Kilo­me­ter unter unse­ren Füßen dreht sich der Erd­kern, eine rie­si­ge Kugel aus Nickel und Eisen. In die­ser Tie­fe ist der Druck über 3000 mal so hoch wie im Maria­nen­gra­ben, dem tiefs­ten Punkt des Pazi­fi­schen Oze­ans. Dank dem radio­ak­ti­ven Zer­fall von schwe­ren Ele­men­ten ent­steht hier enor­me Ener­gie, die auf der Ober­flä­che in ver­schie­de­nen For­men in Erschei­nung tritt. Hei­ße Quel­len gehö­ren genau­so dazu wie Vul­kan­aus­brü­che. Mit einer Tem­pe­ra­tur von rund 6000 Grad wird der Erd­kern ger­ne als zwei­te, nähe­re Son­ne beschrie­ben. Da liegt es eigent­lich auch nur nahe, auch die­se Son­ne als Quel­le nach­hal­ti­ger Ener­gie zu nutzen.

Doch obwohl sie theo­re­tisch welt­weit ver­füg­bar ist, bestimmt bis jetzt vor allem die geo­lo­gi­sche Beschaf­fen­heit, wo die soge­nann­te Geo­ther­mie als Ener­gie­quel­le nutz­bar ist. In Island pro­du­ziert sie rund ein Vier­tel der dort genutz­ten Elek­tri­zi­tät und heizt 90 Pro­zent der Haus­hal­te wäh­rend des kal­ten Win­ters. Die vul­ka­ni­sche Natur der Insel macht es ver­hält­nis­mä­ßig ein­fach, die Hit­ze aus der Erde in Wohn­häu­ser zu lei­ten oder in Strom umzu­wan­deln. Andern­orts ist es oft­mals auf­wen­dig und teu­er, tief genug zu boh­ren, um zu den erfor­der­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren vor­zu­drin­gen. Es sei denn, man bedient sich ein­fach der vie­len Boh­run­gen, die es schon gibt.

»Quel­len der Mög­lich­kei­ten« ist die gro­be Über­set­zung für den Namen eines Pilot­pro­gramms des US-Ener­gie­mi­nis­te­ri­ums, das auch etli­che Groß­for­schungs­ein­rich­tun­gen finan­ziert. Das Paket von För­der­gel­dern bie­tet Kofi­nan­zie­run­gen für Expe­ri­men­te an meh­re­ren Öl- und Gas­boh­run­gen, um deren Nütz­lich­keit als Quel­len von Geo­ther­mie aus­zu­lo­ten. Durch die Nut­zung von bereits bestehen­den Bohr­lö­chern soll die­ses Kon­zept einen der kost­spie­ligs­ten Tei­le geo­ther­mi­scher Tech­nik erspa­ren, näm­lich das Boh­ren selbst.

In den Elk Hills, einem Wüs­ten­ge­biet bei Bak­ers­field in Kali­for­ni­en, wird schon seit über 100 Jah­ren Öl abge­pumpt. Bei der För­de­rung von Erd­öl kom­men gro­ße Men­gen stark erhitz­ten Was­sers mit an die Ober­flä­che. Nun soll die Fir­ma ICE Ther­mal Har­ve­s­ting mit 1,7 Mil­lio­nen Dol­lar vom Ener­gie­mi­nis­te­ri­um Sys­te­me instal­lie­ren, die mit dem hei­ßen Schmutz­was­ser Strom pro­du­zie­ren. Bis jetzt wer­den die­se meis­tens als Abfall­pro­dukt der För­de­rung behan­delt und absur­der­wei­se oft kost­spie­lig mit Hil­fe von fos­si­len Brenn­stof­fen abge­kühlt, statt nutz­bar gemacht zu wer­den. Auch im soge­nann­ten Aus­tin Chalk, einem För­der­ge­biet, das sich quer durch den Bun­des­staat Texas zieht, soll mit Hil­fe von Gel­dern des Ener­gie­mi­nis­te­ri­um das geo­ther­mi­sche Poten­zi­al von akti­ven Ölquel­len erforscht wer­den. In der länd­li­chen Vor­stadt Nor­man in Okla­ho­ma ist als Teil des Pilot­pro­jekts sogar geplant, gleich eine gan­ze Gemein­de von der Ther­mal­ener­gie einer nahe­lie­gen­den Ölquel­le zu behei­zen und mit Strom zu versorgen.

Wie ein­fach die Pro­duk­ti­on von Elek­tri­zi­tät durch die Wär­me aus Bohr­lö­chern sein kann, zeig­ten schon die 2020 ver­öf­fent­lich­ten Ergeb­nis­se eines Test­laufs im fran­zö­si­schen Chaun­oy-Ölfeld in der Nähe von Paris. In Chaun­oy, wo inzwi­schen mehr Was­ser als Öl aus den Bohr­lö­chern kommt, wur­de das hei­ße Was­ser aus der Ölför­de­rung in Dampf umge­wan­delt, der Tur­bi­nen zur Strom­erzeu­gung antreibt. Eine Beson­der­heit des fran­zö­si­schen Pilot­pro­jekts ist der Umstand, dass hier trotz ver­gleichs­wei­se nied­ri­ger Tem­pe­ra­tu­ren noch Elek­tri­zi­tät gene­riert wer­den konn­te. Laut einer 2019 vor­ge­nom­men Ver­suchs­rei­he konn­te das durch EU-Gel­der finan­zier­te »MEET«-Forschungsprojekt schon mit durch­schnitt­li­chen Tem­pe­ra­tu­ren von 90 Grad Cel­si­us Strom erzeugen.

Beson­ders in den USA, wo fast die Hälf­te der Ener­gie für Heiz­zwe­cke ver­braucht wird, ist die neue Tech­no­lo­gie viel­ver­spre­chend. Doch bevor Ener­gie aus ver­sieg­ten Öl- und Gas­quel­len als brauch­ba­re Alter­na­ti­ven zu fos­si­len Brenn­stof­fen genutzt wer­den kann, gilt es noch eini­ge Hür­den – und Distan­zen – zu über­win­den. Ver­su­che wie der in Nor­man (Okla­ho­ma), wo meh­re­re hun­dert Haus­hal­te durch Geo­ther­mie beheizt wer­den könn­ten, sind im Moment nur an sehr weni­gen Orten umzu­set­zen. Da jeder Zen­ti­me­ter Stre­cke, den die zuta­ge geför­der­te Ener­gie zurück­le­gen muss, einen Wär­me­ver­lust bedeu­tet, kön­nen bis­lang nur Gebäu­de in der unmit­tel­ba­ren Umge­bung von Öl- oder Gas­quel­len effek­tiv von die­sen beheizt wer­den. Je wei­ter die Tech­nik zur Iso­lie­rung der wär­me­lei­ten­den Roh­re vor­an­schrei­tet, des­to grö­ßer wird deren theo­re­ti­sche Reichweite.

Die ame­ri­ka­ni­sche Umwelt­schutz­or­ga­ni­sa­ti­on »Envi­ron­men­tal Defen­se Fund« rech­net der­zeit mit rund 81 000 Öl- und Gas­quel­len in den USA, die als inak­tiv oder ver­las­sen ein­ge­ord­net wer­den. Von die­sen wur­den vie­le nicht kor­rekt ver­sie­gelt, wodurch aller­lei Schad­stof­fe in die Umwelt aus­tre­ten. Laut »Envi­ron­men­tal Defen­se Fund« ist allein das Methan­gas, dass aus die­sen »ver­wais­ten« Quel­len aus­tritt, für einen CO2-Aus­stoß ver­ant­wort­lich, der sich mit dem von zwei bis fünf Mil­lio­nen PKWs ver­glei­chen lässt. Im Öl- und Gas­ge­schäft fol­gen auf rapi­de Wachs­tums­pha­sen oft Plei­te­wel­len. Die­se soge­nann­ten »Boom-and-Bust«-Zyklen pro­du­zie­ren frag­los genug Anwär­ter. Auf Anfra­gen des »nd« zu die­sem The­ma ant­wor­tet ein Reprä­sen­tant des Ener­gie­mi­nis­te­ri­ums, dass vie­le der ver­wais­ten Quel­len wegen ihres insta­bi­len Zustands für die Geo­ther­mie nicht nutz­bar sein wer­den. Wenn zumin­dest ein Bruch­teil der ver­las­se­nen Bohr­stel­len als Teil eines Umbaus zur Geo­ther­mie adäquat ver­sie­gelt wird, wäre dies schon ein Teilerfolg.

Die kli­ma­schäd­li­chen Öl- und Gas­boh­run­gen zu Quel­len sau­be­rer Geo­ther­mie umzu­wan­deln macht sich gut auf dem Papier. Momen­tan geht es jedoch bei allen Pilot­pro­jek­ten noch um die Inte­gra­ti­on von geo­ther­mi­schen Sys­te­men in akti­ve Ölquel­len. Im Pres­se­text des euro­päi­schen Expe­ri­ments von Chaun­oy ist auch ganz expli­zit von »Co-Pro­duk­ti­on« von Ener­gie die Rede, nicht von Ersatz. Man­che der kom­ple­xe­ren geo­ther­mi­schen Sys­te­me bau­en zudem auf die glei­chen Pro­zes­se wie das soge­nann­te »Fracking« auf, bei dem Flüs­sig­keits­mi­schun­gen unter hohem Druck unter die Erde gepumpt wer­den, um das Gestein durch­läs­si­ger zu machen. Fracking hat nach­weis­lich umlie­gen­de Was­ser­spei­cher ver­un­rei­nigt und man­cher­orts sogar zu Erd­be­ben geführt. Das US-Ener­gie­mi­nis­te­ri­um ist sich die­ser Gefahr zwar bewusst, ver­weist aber auf eine kürz­li­che Stu­die, die das »Risi­ko durch seis­mi­sche Akti­vi­tä­ten« als »nicht hoch« ein­ge­stuft hat. Wie sicher – und wie effek­tiv – die Tech­no­lo­gie ist, wird sich zeigen.

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