Mit Wasserschneidern zur Wärme aus der Erde

Stromerzeugung mithilfe von Erdwärme – technisch machbar, jedoch teuer. Steirische Forscher haben nun eine Technologie entwickelt, die diese nachhaltige Form der Energiegewinnung wirtschaftlicher macht.

Die Häuslbauer haben die Erdwärme bereits vor einiger Zeit entdeckt – als nachhaltige Möglichkeit zum Heizen und zur Warmwasseraufbereitung. „Dabei kann man sie auch in großem Stil zur Stromerzeugung nutzen“, sagt der Geotechniker Thomas Stoxreiter unter Verweis auf Pilotprojekte in Frankreich und Deutschland. Dass die Stromgewinnung mittels Geothermie noch nicht in großem Stil Fuß gefasst hat, obwohl sie ökologisch zumindest ebenso sinnvoll ist wie die Nutzung der Wind- oder der Sonnenenergie und zudem wetterunabhängig zu jeder Jahreszeit gleichmäßig zur Verfügung steht, liegt an den hohen Kosten der notwendigen Tiefenbohrungen.

Genau hier setzt das von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützte Projekt „ThermoDrill“der Montanuniversität Leoben an. „Es geht darum, das Errichten von Geothermie-Kraftwerken wirtschaftlicher zu machen, um die Nutzung der Erdwärme zur

Stromerzeugung weltweit zu etablieren und damit unter anderem zur Erreichung der Klimaziele beizutragen“, erklärt Stoxreiter, der gemeinsam mit Co-Projektleiterin Karin Rehatschek und dem Projektkonsortium im Rahmen der Forschungsarbeiten eine vielversprechende, kostensenkende Bohrmethode entwickelt hat.

Um die Erdwärme nutzen zu können, muss Wasser über Rohre rund fünf Kilometer tief ins Erdreich gelangen. Dort beträgt die Temperatur rund 200 Grad. Das in dieser

Umgebung erwärmte Wasser wird anschließend wieder an die Oberfläche gebracht, wo Dampf die Turbinen für die Energiegewinnung antreibt. „Um in diese Tiefe vorzudringen, wird im Prinzip dasselbe Equipment verwendet wie für Erdöl- oder Erdgasbohrungen“, erklärt Stoxreiter das Problem. „Dieses frisst sich zwar leicht durch Sand- oder Kalkstein, wo diese fossilen Energieträger normalerweise vorkommen, ist aber nicht auf das Durchdringen von tiefer gelegenem kristallinen Gestein wie Granit oder Gneis ausgerichtet.“

Entsprechend langsam komme man daher bei den Bohrungen voran, und entsprechend hoch sei der Materialverschleiß. Diese beiden Faktoren machen die hohen Kosten aus. „Unser Forschungsansatz war daher, ein schnelleres Vorankommen und einen geringeren Verschleiß unter Beibehaltung dieses Equipments zu erzielen“, so Stoxreiter. Die Lösung: Der Bohrvorgang wird durch einen Hochdruck-Wasserstrahl unterstützt, der das schwer durchdringbare Gestein zerschneidet und dem Bohrmeißel damit die Arbeit erleichtert. Dazu musste von den Forschern jedoch erst eine Technologie entwickelt werden, die es erlaubt, tief unter der Erde den notwendigen Druck von rund 2000 Bar zu erzeugen. Das geschieht nun in zusätzlichen Rohren, und der Wasserstrahl wird durch Düsen, die am Bohrmeißel angebracht sind, direkt an der Bohrstelle freigesetzt. In Laborversuchen sei es auf diese Weise gelungen, die Bohrgeschwindigkeit beinahe zu verdoppeln und die Lebensdauer des Equipments theoretisch zu verlängern, was die Kosten entsprechend senken würde, sagt der Leobner Forscher.

„Gemeinsam mit dem Konsortium, das die Entwicklungsarbeit unterstützt hat, wollen wir unser System in den kommenden drei Jahren bis zur Marktreife bringen“, ergänzt Karin Rehatschek. Dazu seien noch weitere Verbesserungen, beispielsweise der verwendeten Materialien, nötig.