Stromerzeugung nach Bedarf: Wie Geothermie-Anlagen als Speicher dienen könnten

Ende Januar kam es im Norden Nevadas tief unter dem Wüstenboden zu einem besonderen Experiment. Ein Start-up ließ große Mengen Wasser Tausende von Metern unter die Erde pumpen – und beobachtete dann, was wohl passieren würde.

Auch geothermische Kraftwerke arbeiten so: Sie lassen Wasser durch heißes Gestein tief unter der Oberfläche zirkulieren und nutzen dann die so gewonnene Energie. In den meisten modernen Anlagen kommt die Flüssigkeit aber an einem Bohrlochkopf wieder an die Oberfläche, wo es heiß genug ist, um Kältemittel oder andere Flüssigkeiten in Dampf umzuwandeln, der wiederum eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt.

Das in Houston ansässige Unternehmen Fervo Energy testet jedoch eine ganz neue Variante dieses Standardverfahrens – und an diesem Tag ging es den Ingenieuren und Führungskräften darum, Daten dafür zu sammeln. Die Messwerte der in den beiden Bohrlöchern des Unternehmens angebrachten Manometer zeigten, dass der Druck schnell anstieg, da das Wasser, das nicht entweichen konnte, auf das Gestein drückte. Als die Ingenieure schließlich das Ventil öffneten, stieg die Wasserfördermenge sprunghaft an – über Stunden.

Die Ergebnisse dieses ersten Experimente – über das MIT Technology Review exklusiv berichten kann – deuten darauf hin, dass Fervo ein flexibles geothermisches Kraftwerke geschaffen hat. Es könnte in der Lage sein, die Stromproduktion je nach Bedarf zu erhöhen oder abzusenken. Noch wichtiger ist jedoch, dass das System Energie für Stunden oder sogar Tage auf diese Art speichern und über ähnliche Zeiträume wieder abgeben könnte, so dass es wie eine riesige und sehr langlebige Batterie arbeitet. Das bedeutet, dass eine solche Anlage in der Lage wäre, die Stromproduktion zu reduzieren, wenn Solar- und Windkraftanlagen in Betrieb sind. Sobald es an Sonne und Wind fehlt, könnten sie ausreichend sauberen Strom liefern.

Potenzial, Lücke in der Stromversorgung zu schließen

Es bleibt die Frage, wie verlässlich, erschwinglich und sicher dies in größerem Maßstab funktionieren wird. Wenn es Fervo gelingt, kommerzielle Anlagen mit dieser Funktion zu bauen, würde das eine entscheidende Lücke in der heutigen Stromversorgung schließen und es billiger sowie einfacher machen, Treibhausgasemissionen aus den Energiesystemen zu eliminieren. “Wir wissen, dass die Erzeugung und der Absatz herkömmlicher geothermischer Energie für das Netz unglaublich wertvoll ist”, sagt Tim Latimer, CEO und Mitbegründer von Fervo. “Doch zukünftig wird die Fähigkeit, mit den Anlagen schnell zu reagieren, sie jederzeit hoch- und runterfahren zu können und Energie zu speichern, noch wertvoller sein.”

Anfang Februar geht es mit Latimer und Fervo-Kollegen vom Flughafen in Reno zum Firmengelände. “Willkommen auf dem Geothermal Highway”, sagt er hinter dem Steuer eines Firmen-Pickups, als der Wagen die erste von mehreren Geothermieanlagen entlang des Interstate 80 passiert. Der Highway führt durch eine flache Wüste inmitten von der Nevada-Basin-and-Range-Region, einer Reihe von parallel verlaufenden Tälern und Gebirgszügen, die durch die Separierung tektonischer Platten entstanden sind.

Die Geothermie spricht für sich

Die Erdkruste dehnte sich aus, wurde dünner und zerbrach in Blöcke, die sich neigten und zu Bergen und Tälern wurden, die sich mit Sedimenten und Wasser füllten. Aus geothermischer Sicht ist es von Bedeutung, dass all diese tektonischen Bewegungen heißes Gestein relativ nah an die Erdoberfläche gebracht haben. Die Geothermie spricht für sich: Sie bietet eine praktisch unbegrenzte, immer verfügbare Quelle emissionsfreier Wärme und Elektrizität. Wenn die USA nur zwei Prozent der zwischen rund dreieinhalb bis neuneinhalb Kilometer unter der Oberfläche verfügbaren thermischen Energie nutzen könnten, ließe sich damit mehr als das Zweitausendfache des gesamten jährlichen Energieverbrauchs der Landes decken.

Aufgrund geologischer Beschränkungen, hoher Kapitalkosten und anderer Probleme nutzen die USA sie jedoch kaum: Heute macht Geothermie 0,4 Prozent der Stromerzeugung in den USA aus. Bislang konnten die Entwickler solcher Kraftwerke darum nur die vielversprechendsten und wirtschaftlichsten Standorte erschließen, wie diesen Abschnitt in Nevada. Sie mussten dazu in der Lage sein, in poröses, durchlässiges, heißes Gestein in relativ geringer Tiefe zu bohren. Die Durchlässigkeit des Gesteins ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass das Wasser in einem solchen System zwischen zwei von Menschen gebohrten Brunnen fließen kann, aber sie ist auch eine der Eigenschaften, die in ansonsten für Geothermie günstigen Gebieten oft fehlt.