Klimaneutrale Kohle- oder Gaskraftwerke – Geothermie macht’s möglich!
Ein Forscher des MIT beschäftigt sich seit Jahren mit einem speziellen Bohrverfahren, das geothermische Brunnen erschließen soll. Die Idee dahinter: Bestehende Gas- und Kohlekraftwerke könnten auf den Einsatz fossiler Brennstoffe verzichten und wären durch den Einsatz von Geothermie nahezu klimaneutral.
Je tiefer man in Erdschichten vordringt, desto heißer wird es dort. Diese Temperaturen könnten in Kraftwerken genutzt werden.
Foto: Panthermedia.net/Vadarshop
Paul Woskov arbeitet als Forschungsingenieur am Plasma Science and Fusion Center des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Seit rund 14 Jahren erforscht er einen besonderen Ansatz. Sein Ziel: Die Energieerzeugung klimaneutraler zu gestalten. Von seiner Idee war auch Carlos Araque überzeugt. Der technische Direktor des MIT-Investmentfonds The Engine gründete zusammen mit Matt Houde das MIT-Spinout Quaise Energy. Das Unternehmen hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Bis 2026 soll eine Pilotbohrung die erste Energie aus den tiefen Schichten der Erde liefern.
Großenergiespeicher an früheren Kraftwerksstandorten
Die Idee für das spezielle Bohrverfahren stammt von Forscher Paul Woskov. Er hat erstmals ein Gerät namens Gyrotron verwendet. Es ist sowohl in der Forschung als auch der Fertigung seit Jahrzehnten bekannt und im Einsatz. Dieses System funktioniert mit Mikrowellen. Bis es das ehrgeizige Ziel erreicht, hat das Team noch einige Hürden vor sich. Derzeit arbeitet es daran, technische Probleme bei der Übertragung eines sauberen Strahls zu beheben und einen störungsfreien Betrieb mit hoher Energiedichte zu realisieren. Woskov sieht darin aber kein großes Problem, schließlich seien die Gyrotrons im Handel erhältlich. Er zeigt sich ebenfalls optimistisch hinsichtlich eines dauerhaften Betriebs. Denn bislang sei diese Strahlquelle noch nie rund um die Uhr im Einsatz gewesen. Da sie aber für einen langen Betrieb ausgelegt sei, gehe er davon aus, dass man die technischen Probleme in diesem Zusammenhang in einigen Jahren gelöst habe.
Geothermie: Mit Hochleistungsstrahlen in tiefe Gesteinsschichten vordringen
Gyrotrons kommen in der Forschung vor allem bei Kernfusionsexperimenten zum Einsatz. Sie helfen dabei, das Material zu erhitzen. 2008 kam Woskov erstmals auf die Idee, diese Geräte nun auch für geothermische Bohrtechnologien zu verwenden. Gyrotrons zeichnen sich vor allen durch ihre sehr starke Strahlquellen aus. Sie sind vergleichbar mit Lasern, arbeiten jedoch in einem anderen Frequenzbereich. „Ich dachte mir, warum sollte man diese Hochleistungsstrahlen nicht direkt in ein Gestein leiten und ein Loch verdampfen lassen?“, stellte sich Woskov die entscheidende Frage. Will man in der Geothermie weiter vorankommen, braucht es tiefere Bohrungen, die mit mechanischen Bohrern nicht zu schaffen sind. Denn tiefere Erdkrusten sind heißer als auch härter. Das würde herkömmliche mechanische Bohrer abnutzen.
Das Unternehmen Quaise erhielt vom Energieministerium die notwendige Unterstützung, um einen größeren Gyrotron zu fertigen und damit in größeren Dimensionen zu forschen. Das Team hofft, ein Loch zu verdampfen, das zehnmal so tief ist wie die, die bei Woskovs Experimenten im Labor herauskamen. Das Ergebnis soll noch bis Ende des Jahres vorliegen. Und danach soll ein weiteres Loch verdampft werden, das erneut zehnmal so tief wie das vorherige ist. Das Team nennt das ein 100-zu-1-Loch. Ihr Ziel sei es auch, dadurch einen Prototyp einer Gyroton-Bohranlage zu entwickeln, der sich für erste Felddemonstrationen eigne.
Geothermie: Mit 500 Grad heißem Dampf könnten Kraftwerke klimaneutral werden
Die geplanten Bohrungen sollen etwa 20 Kilometer tief in die Erde gehen. Dort stoße man vermutlich auf Gesteinstemperaturen von bis zu 500 Grad Celsius. Und diese Gegebenheiten finde man wahrscheinlich an mehr als 90% aller Orte weltweit. Entscheidend dabei sei, dass sich in unmittelbarer Nähe Gas- oder Kohlekraftwerke befänden. Denn aus diesen sollen klimaneutrale Kraftwerke werden, die ihre Energie aus den tiefen Erdschichten gewinnen. Damit man nicht auf langwierige Genehmigungsverfahren Rücksicht nehmen müsse, wolle man bestehende oder sogar stillgelegte Kraftwerke nutzen. Mit den angestrebten Temperaturen sei es nach Ansicht der Forschenden möglich, beispielsweise 95% bis 100% der Kohle durch ein geothermisches Feld zu ersetzen. Denn der Dampf aus der Erde könne eine Turbine in einem Kraftwerk ebenso gut antreiben und sei dabei noch CO2-neutral.
Da die Forschenden sich die Gesetze der Physik zunutze machen, gehen sie von einer einfachen technischen Lösung aus. Die deutlich größeren Herausforderungen sehen sie deshalb eher bei den Kosten. Aber sie haben sich vorgenommen, die Energiesysteme der Welt so schnell wie möglich umzugestalten, um die Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen.
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