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Überblick über ORC-Prozesse für die Stromerzeugung aus Geothermie

Der vorliegende Aufsatz befasst sich mit den neuesten Trends zur Nutzung von Heißwasserquellen aus der tiefen Geothermie in Deutschland. Es werden moderne und effektive Verfahrensvarianten der ORC-Technologie sowie das Kreislaufberechungsprogramm EnBiPro der Technischen Universität Braunschweig vorgestellt. Mit diesem Programm sind die in diesem Aufsatz gezeigten Kreisläufe erstellt und deren Berechnungen durchgeführt worden.

Das Parallelverfahren zeigt sich aus thermodynamischer Sicht als das beste Verfahren, da hierdurch die höchste Leistung und die höchsten Wirkungsgrade erzielt werden können. Dem stehen jedoch die Komplexität der Anlage und die höheren Investitionskosten auf Grund der höheren Anzahl der Wärmetauscher gegenüber. Das zweistufige Verfahren hingegen erreicht bei allen Parametern gute Werte, Leistungsausbeute und Wirkungsgrade stehen im Einklang mit der Komplexität und dem Invest. Beim einstufigen Verfahren wird die Energie des Thermalwassers am wenigsten genutzt. Dadurch bedingt ist die erzielbare Leistung die geringste. Sehr positiv sind jedoch die Investitionskosten und die einfache Prozessführung zu werten. Dem gegenüber weist die Reihenschaltung keine nennenswerten Vorteile gegenüber den anderen Verfahren auf. Welches Verfahren an einem Standort als das optimale zum Einsatz kommt, muss für jeden Standort individuell erarbeitet und an die Umstände angepasst werden. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass die ORC-Technologie sinnvolle Möglichkeiten bietet, durch die Nutzung von Geothermie Strom zu erzeugen. Dabei steigt mit zunehmender Komplexität der Anlage die Stromausbeute.

15 Jahre geothermische Wärmeversorgung in Unterföhring
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2024)
In Unterföhring kann 15 Jahre nach Inbetriebnahme der geothermischen Wärmeversorgung das gesamte Gemeindegebiet mit Erdwärme beliefert werden. Dafür wurde 2009 und 2014 je eine Dublette gebohrt. Für den Wasserschutz bei solchen tiefengeothermischen Projekten sorgt unter anderem eine zementierte Verrohrung des Bohrlochs, dessen Integrität alle zehn Jahre nachgewiesen werden muss.

Leistungsbilder in der oberflächennahen Geothermie
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2016)
Eine optimale Nutzung der oberflächennahmen Geothermie erfordert klare Regelungen zur Planung und Herstellung der Anlagen sowie zur Honorierung der fachplanerischen Leistungen. Die bisher vorhandenen Lücken sind nun geschlossen.

Beheizung einer Lager- und Montagehalle mit Erdwärme ohne Wärmepumpe
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (10/2016)
Bei entsprechender Gebäudenutzung, optimaler energietechnischer Konstruktion und verhältnismäßig hohen Untergrundtemperaturen kann die Konkurrenzfähigkeit erdgekoppelter Wärmepumpenanlagen gesteigert werden. In einem Pilotprojekt konnte sogar auf die zwischengeschaltete Wärmepumpe verzichtet werden.

Bewertungsverfahren zur flächenhaften Ermittlung von Risikopotenzialen aus der Nutzung von Erdwärme
© DIV Deutscher Industrieverlag GmbH / Vulkan-Verlag GmbH (11/2012)
Ungeachtet des Vorteils der alternativen Energiegewinnung gehen von geothermischen Nutzungen Risikopotenziale, insbesondere auch für die Qualität des Grundwassers, aus. Daher ist es aus wasserwirtschaftlicher Sicht entscheidend, eine flächenhafte Bewertung der Risiken von Erstellung, Nutzung und nicht zuletzt dem Rückbau geothermischer Anlagen antizipativ ermitteln zu können. Im Ergebnis des vorgestellten Bewertungsverfahrens können, standortbezogen und je nach vorhandenem Risikopotenzial, Empfehlungen ausgesprochen werden, die zu einer Minimierung des Risikos einer negativen Grundwasserbeeinträchtigung durch die Erdwärmenutzung führen.

Energiewende Garching - Ausbau zu umweltfreundlichen Energietechnologien mit Geothermie und Biomasse
© ia GmbH - Wissensmanagement und Ingenieurleistungen (5/2011)
Nutzung der Geothermie als heimische, regenerative Energiequelle zur Wärmeversorgung Garching