Geothermie: Erneuerbare Energie aus Erdwärme

Geothermiekraftwerke nutzen die Wärme aus dem Inneren unserer Erde zum Erzeugen von Energie in Form von Strom und Wärme. Schon ab einer Temperatur von 100 Grad Celsius ist das möglich. Die GRS beschäftigt sich damit, wie Geothermiekraftwerke sicher und zuverlässig betrieben werden können.

Ein Teil der geothermischen Wärmeenergie steigt aus dem bis zu 7.000 Grad Celsius heißen Erdkern an die Erdoberfläche. Weitaus größer ist jedoch der Energiestrom, der durch den ständigen Zerfall natürlicher radioaktiver Elemente in Erdmantel und Erdkruste entsteht. 

Geothermiekraftwerke machen die Wärmeenergie für den Menschen nutzbar, indem sie heißes Thermalwasser aus zum Teil mehreren Tausend Metern Tiefe an die Erdoberfläche pumpen („tiefe Geothermie“). Im oberirdischen Teil der Anlage läuft das Wasser durch einen Wärmetauscher. Die dabei übertragene Energie wird zur Stromerzeugung oder zur Versorgung mit Fernwärme genutzt. Anschließend wird das Thermalwasser wieder in den Untergrund geleitet. Bei niedrigeren Temperaturen wird die Stromerzeugung unwirtschaftlich und die Energie wird „nur noch“ als Wärme genutzt. 

Aufgaben der GRS

Die GRS erforscht die Sicherheit und Verfügbarkeit von Geothermie-Anlagen. Die Forscherinnen und Forscher der GRS setzen dabei ihr Wissen und ihre Erfahrung aus Arbeitsfeldern wie z. B. der Anlagensicherheit oder dem Strahlen- und Umweltschutz ein. Vor allem die Erfahrungen aus der Endlagersicherheitsforschung zu physikalischen und chemischen Prozessen und Wechselwirkungen im tiefen Untergrund (z. B. zu salinaren Lösungen, hohen Temperaturen, Materialverhalten) haben eine große Relevanz für die Geothermie-Projekte.

Folgende Arbeiten haben wir bisher durchgeführt:

  • Mit einer interdisziplinären Systemanalyse haben unsere Forschenden im Projekt Geo-Sys verschiedene Anlagenzustände und deren mögliche Auswirkungen auf Schutzgüter – zum Beispiel Menschen, Tiere, Pflanzen, Wasser – untersucht.
  • Im Projekt Geo-Dat  wurde eine thermodynamische Datenbasis aufgebaut, mit der sich komplexe geochemische Prozesse in tiefen geothermischen Schichten berechnen lassen. 
  • Wie das Monitoring von Geothermie-Anlagen optimiert werden kann, haben die Fachleute der GRS im Projekt ANEMONA  erforscht und dabei auch konkrete technische Methoden hierfür entwickelt.
  • Natürlich vorkommende Radionuklide können sich bei speziellen technischen Verfahren wie der Geothermie anreichern oder ablagern (NORM/ TNORM). Die GRS entwickelt radioökologische Modelle, mit denen sich die Verteilung dieser Radionuklide berechnen lässt. Wir bewerten die Deponierung und Verwertung von NORM-Rückständen, klären Fragen des Transports und wirken mit bei der Ermittlung der Strahlenbelastung an Arbeitsplätzen mit erhöhter natürlicher Radioaktivität.