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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.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.