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Geothermie und Geothermiekraftwerke

Mit der ständig steigenden Nachfrage nach Strom und EnergieAufgrund der begrenzten Verfügbarkeit konventioneller Ressourcen hat sich der Mensch den erneuerbaren Energiequellen zugewandt. Diese erneuerbaren Quellen umfassen Wind, Sonne, Gezeiten, Geothermie und dergleichen. Ihr Beitrag zum weltweiten Strombedarf hat mit dem Fortschritt der Technologie stetig zugenommen.

Geothermische Energie

Wärme strahlt seit über dem ErdkernMilliarden von Jahren. Diese Wärme entsteht seit der Entstehung der Erde und wird durch den Zerfall radioaktiver Elemente kontinuierlich regeneriert. Die Geschwindigkeit dieser Regeneration der Erdwärme ist so hoch, dass sie das macht Geothermie eine erneuerbare Ressource. In der Nähe des Erdkerns liegen die Temperaturbereicheungefähr 5500 Grad Celsius. Diese Wärme ist im Wesentlichen die in dem Erdkern gespeicherte Wärmeenergie und die Erdkruste wirkt wie ein Isolator und hält die Wärme im Inneren zurück. Diese Wärmeenergie wird als Geothermie bezeichnet. (Geo = Erde und thermisch = Wärme). Es wird geschätzt, dass diese Energie eine oder zwei Größenordnungen größer ist als die gesamte Energie, die aus nuklearen Quellen gewonnen werden kann.
Die im Kern (durch die Erdkruste) eingeschlossene Wärme wird auf folgende Weise auf die Oberfläche übertragen:
  1. Direkte Wärmeleitung
  2. Blase wie Magma, das an die Oberfläche bohrt
  3. Schnelle Injektion von Magma in tiefe, natürliche Risse
Direkte Wärmeleitung erzeugt nicht viel Wärmean der Oberfläche. Magma-Bojen steigen nur an ausgewählten Orten wie aktiven Vulkanen an die Oberfläche. Während Magma in tiefe Risse gespritzt wird, bewirkt dies eine Erwärmung des Grundwassers.

Diese Geothermie steigt aus einem der oben genannten Gründe nach oben und bewirkt, dass große Mengen an Grundwasser auf oder unter der Erdoberfläche erhitzt werden. Solche Standorte werden angerufen Geothermische Reservoirs. Solche Reservoirs befinden sich entweder an der Oberfläche in Form von heißen Quellen oder unterirdischen Reservoirs, die durch Bohrlöcher erreicht werden.

Die Wärmeenergie in Erdwärmespeichern kann an die Oberfläche getragen und genutzt werden Strom erzeugen durch Geothermiekraftwerke.

Geothermiekraftwerke

Ein Geothermiekraftwerk verwendet Dampf, der aus gewonnen wirddiese geothermischen Reservoirs erzeugen Strom. An geeigneten Stellen werden Brunnen gebohrt, um diese Geothermie an die Oberfläche zu bringen. Aus dem Produktionsbrunnen wird eine Mischung aus Dampf und Wasser gesammelt. Dampfabscheider werden eingesetzt, um den Dampf abzutrennen und damit Turbinen zu betreiben. Das weitere Verfahren ähnelt einem Wärmekraftwerk: Dampfturbinen betreiben die Generatoren und somit wird Strom erzeugt. Der kondensierte Dampf und das aus dem Produktionsbrunnen gesammelte Wasser werden durch den Injektionsbrunnen zurück in den Vorratsbehälter eingespritzt.

Dies ist jedoch ein allgemeines Arbeitsprinzip eines Geothermiekraftwerks. Die besondere Funktionsweise der Anlage hängt von der Art der Anlage ab.

Arten von Geothermiekraftwerken

1. Trockendampfanlage

Dies ist der einfachste und älteste Typ vongeothermische Anlage. Es verwendet direkt Dampf aus dem Behälter, um die Turbine zu betreiben. Der Dampf wird aus dem Förderbrunnen gesammelt und zum Betrieb von Niederdruckturbinen verwendet. Daher ist das Arbeitsfluid Dampf. Der verbrauchte Dampf wird dann kondensiert und durch den Injektionsschacht wieder eingespritzt.

2. Flash Steam Plant

Flash-Dampfkraftwerke sind am häufigstenbeschäftigte heute geothermische Anlagen. Sie arbeiten an geothermischen Reservoiren mit einer Wassertemperatur von mehr als 180 Grad Celsius. Das unter hohem Druck stehende heiße Wasser aus dem Reservoir fließt aufgrund seines eigenen Drucks durch den Förderbrunnen. Der Druck nimmt ab, wenn das Wasser nach oben strömt, und ein Teil davon wird in Dampf umgewandelt. Der Dampf wird vom Wasserabscheider vom Wasser getrennt und zum Antrieb der Dampfturbine geschickt. Das ungenutzte Wasser sowie der kondensierte Dampf werden durch den Injektionsbrunnen zurück injiziert.
Trockendampf- und Schnelldampf-Geothermiekraftwerk

3. Binäre Dampfanlage

Binäre Kraftwerke sind die jüngste Entwicklung. Sie haben es ermöglicht, Strom aus geothermischen Reservoiren mit Temperaturen unter 150 Grad Celsius zu erzeugen. In diesen Anlagen wird heißes Wasser aus einem geothermischen Reservoir verwendet, um ein anderes organisches Fluid mit einem niedrigeren Siedepunkt aufzuwärmen. Das Arbeitsfluid ist hier also das sekundäre organische Fluid und nicht das Wasser aus dem Vorratsbehälter. Die Wärmeenergie aus dem Wasser wird im Wärmetauscher auf das Arbeitsfluid übertragen. Infolgedessen verdampft das Arbeitsfluid und treibt dann die Turbinen an. Die verbrauchte Flüssigkeit strömt durch den Kondensator und der Zyklus wiederholt sich. Das Wasser wird durch den Injektionsschacht wieder in das Reservoir eingespritzt.
Geothermiekraftwerk mit binärem Zyklus

Vorteile und Nachteile von Geothermiekraftwerken

Vorteile

  • Erneuerbare Energiequelle
  • Es werden keine schädlichen Gase freigesetzt
  • Kein Treibhauseffekt
  • Die Kraftstoffkosten sind vernachlässigbar
  • Die Kapitalkosten liegen um 40 bis 60% niedriger als bei thermischen und Kernkraftwerken
  • Kurze Bauzeit
  • Korrosive Auswirkungen von Dampf durch fortgeschrittene Metallurgie bekämpft

Nachteil

  • Verfügbarkeit nur in bestimmten Regionen (Wo Magma näher an der Oberfläche ist)
  • Niedriger Wirkungsgrad (10-12%)


Urheber: Manoj Arora ist Elektrotechnik-Student und Schriftsteller aus Gujarat, Indien. Er schreibt Gedichte und Kurzgeschichten, wenn er nicht in ein Buch eingetaucht ist.
Grafik: Kiran Daware.

Bemerkungen