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Projektinfos  – Energieforschung konkret

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Das neue Geothermiekraftwerk in Soultz-sous-Forêts erzeugt eine Strommenge, die rechnerisch für die Versorgung von 3.000 Vier-Personen-Haushalten ausreicht.
© EnBW, Hanna Mergner
Geothermische Stromerzeugung
Projektinfo 10/2017

Das Kraftwerkwerksschema der ORC-Anlage in Soultz-sous-Forêts
© EnBW

Die drei Bohrungen zum tiefen Reservoir
© BINE Informationsdienst nach BESTEC 2008
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Deutsch-Französische Geothermieanlage vollendet

Im Oberrheingraben lassen sich natürliche geologische Wärmevorkommen in vergleichsweise geringen Tiefen mit Bohrungen erschließen. Wissenschaftler haben in einem deutsch-französischen Forschungsprojekt im Elsaß über Jahre das Verfahren zur Nutzung der Wärme aus kristallinem Gestein erforscht. Dabei optimierten sie Konzept und Technik. Am Standort der Forschungsanlage nahmen 2016 zwei Energieversorgungsunternehmen ein neues, kommerzielles Kraftwerk in Betrieb. Der Strom wird ins französische Netz eingespeist. Auch in Deutschland stecken die geothermischen Ressourcen zu rund 95% im Tiefengestein und zu 5% in natürlichen Thermalwasserschichten.

Ein Ort im Oberrheingraben mit besonders guten geologischen Voraussetzungen für die geothermische Energieerzeugung ist das elsässische Soultz-sous-Forêts. In 1.000 m Tiefe herrscht dort eine Temperatur, die das Zweieinhalbfache des mitteleuropäischen Durchschnitts beträgt. Basis dieser größten geothermischen Wärmeanomalie Mitteleuropas ist ein in der Tiefe zerklüfteter Untergrund, in dem heiße Tiefenwässer aufsteigen. Die Bedingungen gaben bereits Mitte der 1980er Jahre den Ausschlag, dort eine europäische Forschungsanlage zur Nutzung der im tiefen Gestein enthaltenen Wärme – also der petrothermalen Geothermie – zu errichten.

Das deutsch-französische Projekt, an dem sich zeitweise auch die Europäische Union beteiligte, erforschte die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen der petrothermalen Geothermie. In Soultz ersetzten 2016 die beiden Energieversorger Electricité de Strasbourg (ES) und Energie Baden Württemberg (EnBW) ein altes Forschungskraftwerk aus dem Jahr 2008 durch ein neues Kraftwerk. Es soll jährlich rund 12 Mio. kWh ins französische Netz einspeisen. Das reicht etwa für die Versorgung von 3.000 Vier-Personen-Haushalten (à 4.000 kWh/a) aus. In Frankreich beträgt die Einspeisevergütung für geothermischen Strom 22,19 ct/kWh und es wird die ­Bruttoleistung des Kraftwerksgenerators abzüglich des Strombedarfs des ORC-Kraftwerks zugrunde gelegt. Der Strombedarf der Förderpumpen wird nicht berücksichtigt.

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Das neue Kraftwerk

Die beiden Energieversorger ES und EnBW beschlossen 2015, das Geothermiekraftwerk Soultz von einer Forschungsanlage in den kommerziellen Betrieb zu überführen. Sie erneuerten die komplette Stromerzeugungsanlage, um einen stabilen, wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen. Ganz wesentlich tragen dazu auch die im Verlauf der Forschungsphase ermittelten Ergebnisse zum Umgang mit korrosiven salz- und gashaltigen Thermalwässern und zur nachhaltigen Bewirtschaftung eines geothermischen Reservoirs bei.

Die Umwandlung der geothermischen Wärme erfolgt mit einem speziellen Kraftwerksverfahren, dem Organic-Rankine-Cycle (ORC). Dieses Verfahren kann Wärme auf vergleichsweise niedrigem Temperaturniveau zur Stromerzeugung nutzen. In einer Geothermieanlage wird die Wärme des Thermalwassers im Wärmetauscher auf das im sekundären Kreislauf zirkulierende Arbeitsmittel Isobutan übertragen, das dadurch verdampft. An dieser Stelle des Kreislaufs steht das Arbeitsmittel unter hohem Druck. Anschließend wird der heiße Dampf über eine Turbine entspannt. Durch den luftgekühlten Kondensator verflüssigt sich das Arbeitsmittel wieder und wird anschließend erneut durch eine Pumpe unter hohen Druck gesetzt.

Das neue Kraftwerk ersetzt das frühere Forschungskraftwerk (2008–2015). Dessen Schwerpunkt lag darin, gemeinsam mit Herstellern Komponenten zu testen und zu optimieren. Um die Pilotanlage möglichst vielseitig in der Forschung einsetzen zu können, war sie auf eine große Bandbreite von Betriebszuständen ausgelegt.

Mit dem Schritt zur kommerziellen Nutzung erfolgte nun eine exakte Definition der Betriebsparameter und Kraftwerksauslegung. Die neue ORC-Anlage arbeitet effizienter als die Pilotanlage und das Kraftwerk nahm 2016 den Regelbetrieb auf.

Projektinfo 10/2017:
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Merkzettel

Adressen

Koordination
EWIV Wärmebergbau

Kraftwerkbetreiber
EnBW AG

Kraftwerkstechnik
Turboden S.p.A

BINE-Projektinfo 10/2017
(PDF, 4 Seiten, 376 kB)

BINE-Fachbuch

Geothermie – Energie aus dem Innern der Erde
In vielen Regionen Deutschlands lassen sich geologische Wärmevorkommen zur Wärme- und Stromversorgung nutzen. Tiefe, natürliche Warmwasservorkommen und im Gestein gespeicherte Wärme werden durch Bohrungen erschlossen.

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesen Projekten:

0325111A-C,
0325258A-B,
0325684A-C,
0327097,
0329950A,
0325159.