Klimagas erzeugt Strom

Ein Start-up will Geothermieanlagen bauen, die mit CO2 aus Kohle- und Gaskraftwerken laufen.

Heat Mining, eine Ausgründung der University of Minnesota, hat eine Technik entwickelt, mit der "Carbon Capture and Storage"-Anlagen (CCS), bei denen das Klimagas CO2 unter die Erdoberfläche gepumpt wird, mittels Geothermie zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Dabei soll nicht nur allein die Energie generiert werden, die zum Komprimieren und Pumpen des Klimagases unter die Erde notwendig ist, sondern sich auch direkt Elektrizität für das Stromnetz erzeugen lassen.

CCS-Anlagen zum Klimaschutz sind nach wie vor umstritten – nicht nur wegen ungeklärter Fragen bei der Sicherheit, sondern auch aufgrund der hohen Kosten, sollte die Technik tatsächlich in großem Maßstab umgesetzt werden. Eine Kombination mit der Geothermie könnte die Technik wirtschaftlich attraktiver machen.

Bei herkömmlichen Erdwärmeanlagen wird Wasser durch heißes Gestein tief unter der Erdoberfläche erhitzt. Es entsteht Dampf, der wiederum Generatoren antreibt. Das kondensierte Wasser wird dann zurückgepumpt, um erneut erhitzt zu werden.

Die Heat-Mining-Technik würde nun Kohlendioxid statt Wasser nutzen. Dieser Ansatz hat verschiedene Vorteile. Benötigt man kein Wasser, könnte die Geothermie auch in trockenen Regionen der Erde eingesetzt werden. Zudem zeigen Computersimulationen, dass CO2 im Vergleich zu Wasser bis zu zweimal soviel Strom pro Flächeneinheit generieren könnte. Martin Saar, Professor für Geologie und Geophysik an der University of Minnesota, hofft, dass sich daraus ein gut funktionierendes Geschäft entwickeln lassen könnte. Saars Firma Heat Mining will bereits im nächsten Jahr mit einer kleinen Pilotanlage beginnen.

CO2 würde in einer Geothermieanlage mehr Strom generieren, weil es sich deutlich schneller durch poröses Gestein bewegen kann als Wasser. Hinzu kommt, dass erwärmtes CO2 dazu tendiert, an die Erdoberfläche zu drängen. Im Endergebnis bedeutet dies, dass die Pumpen, die bei konventionellen Geothermiekraftwerken große Energiemengen verbrauchen, teilweise eliminiert werden könnten. Die Gasturbinen, die Heat Mining einsetzen will, sollen außerdem mit höherem Wirkungsgrad arbeiten als Dampfturbinen.

All diese Faktoren sprechen dafür, dass sich Strom mit dem Ansatz auch in solchen Regionen profitabel erzeugen ließe, in denen sich Geothermieanlagen derzeit nicht sinnvoll betreiben lassen, weil das Erdgestein als nicht heiß genug gilt.

Noch wurde die CO2-Geothermie aber nicht in der Praxis demonstriert. Saar und sein Team arbeiten bislang nur mit Computersimulationen und relativ simplen Labortests. Parallel nutzen sie Daten aus der Rohölproduktion. Hier wird CO2 bereits in Quellen gepumpt, um den Ölfluss anzuregen.

Ein mögliches Problem liegt noch darin, dass das CO2 beim Aufsteigen an die Erdoberfläche Wasser mitziehen könnte. Das wiederum würde den Generatoren nicht gut tun. "Die Technologie mag sich zunächst toll anhören, doch wir können noch nicht sagen, wo sie sich einsetzen lässt. Das könnten nur einzelne Standorte sein oder zehn Prozent der USA. Vielleicht aber auch mehr", sagt Saar. Das müsse man in den nächsten paar Jahren herausfinden.

Die Pilotanlage von Heat Mining wird parallel zu einer Ölquelle in Kanada aufgebaut, wo bereits CO2 in die Erde gepumpt wird, um mehr Öl aus der Erde zu holen. Das Kraftwerk wird fünf Megawatt anfangs generieren.

Neben Saar arbeiten auch Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory an Verfahren, Kohlendioxid an CCS-Standorten geothermisch zu erwärmen. Eines der Projekte verfügt über eine Pumpinfrastruktur ebenso wie ein CO2-Quelle. Strom wird hier aber noch nicht erzeugt. (bsc)