Primärenergien

Wasser und Feuer

Ist die Windenergie von den Kapriolen des Windes und die Solarenergie vom Sonnenschein abhängig, so bietet die Erde daneben bereits seit Langem zwei verlässlichere Ressourcen an: das Wasser, das auf ihrer Oberfläche ständig fließt,und das „Feuer“ in ihrem tiefsten Inneren. Die Nutzung der ersten Ressource ist bereits fastan ihre Grenzen gestoßen, wogegen die zweite noch ein riesiges Potenzial bereithält.

Der Staudamm von Itaipú – das leistungsstärkste Wasserkraftwerk der Welt – liefert fast ein Viertel der elektrischen Energie Brasiliens. Solche überdimensionalen Lösungen sind für Europa nicht diskutabel, wo man zum Bau von sogenannten „Kleinwasserkraftwerken“ tendiert. © CNRS Photothèque Hervé Thery
Der Staudamm von Itaipú – das leistungsstärkste Wasserkraftwerk der Welt – liefert fast ein Viertel der elektrischen Energie Brasiliens. Solche überdimensionalen Lösungen sind für Europa nicht diskutabel, wo man zum Bau von sogenannten „Kleinwasserkraftwerken“ tendiert. © CNRS Photothèque Hervé Thery

Seit Tausenden von Jahren nutzt der Mensch die Bewegungskraft des Wassers aus, sei es in den Gezeiten oder an den Wasserläufen. Bereits seit dem 19. Jahrhundert wird an Flussstaudämmen Wasserkraft in Strom umgewandelt, da diese eine erneuerbare und kontrollierbare Energie bietet. Durch Wasserkraft lässt sich die Stromproduktion auch an die Nachfrage koppeln. So kann beispielsweise der Staudamm von Grand’Maison in den französischen Alpen in nur zwei Minuten die lächerliche Leistung von 1 800 MW liefern. Der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge liefern Anlagen dieses Typs ungefähr 16% der weltweiten Stromproduktion, wodurch die Wasserkraft an der Spitze der erneuerbaren Energien steht.

Aber für die Erzeugung von Wasserkraft sind ein spezielles Bodenrelief und große Flächen erforderlich, was aus ökologischer, wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Perspektive problematisch, wenn nicht sogar alarmierend ist, wie im Fall des chinesischen Drei-Schluchten- Staudamms. Und außer den indirekten Auswirkungen auf das Ökosystem durch die Verlangsamung des Wasserflusses ist die Staudammbilanz im Hinblick auf Treibhausgas - emissionen zwiespältig, berücksichtigt man die großen Mengen an Methan, die durch die Verrottung pflanzlichen Materials in den überschwemmten Gebieten produziert werden.

Europa wird sich in Zukunft kaum zu Großprojekten entschließen und auch die Forschung wird sich eher auf „Kleinwasser - kraftwerke“ konzentrieren. Hierbei geht es um Turbinen, die in der Regel weniger als 1 MW Strom produzieren. Sie werden längs der Flussläufe und ihren Zuflüssen installiert. Ein Höhenunterschied von zwei Metern ist für ihren Betrieb völlig ausreichend. An eine dezentrale Energieerzeugung gut angepasst werden diese Kraftwerke nur einen begrenzten Einfluss auf die europäische Energie - produktion haben, da ihre maximale Leistung 1,5 GW nicht übersteigt.

Erdwärme und ihre Aussichten

Dem steht die Erdwärme gegenüber, die noch weitaus stärker verwertet werden könnte. Das funktioniert sowohl auf der Oberfläche, wo mit „Wärmepumpen“ ein Teil der vom Erdboden absorbierten Sonnenstrahlung zurückgeführt werden kann, aber vor allem auch in der Tiefe. Wir stehen in Wirklichkeit auf einer großen Wärmplatte, die durch den natürlichen Zerfall radioaktiver Elemente in den Felsen (Uran, Thorium, Kalium) und in geringerem  Maßstab auch durch die primäre Wärme gespeist wird, die sich während der Akkretion der Erde angesammelt hat.

Die oberflächliche Erdwärme wird meist in einem sekundären System genutzt, das für Heizzwecke oder Warmwasserbereitung in privaten oder lokalen Netzen eingesetzt wird. Dabei wird die Wärme von der Flüssigkeit aufgenommen, die in einer nur wenige Meter unter der Erdoberfläche vergrabenen Wärmepumpe enthalten ist.

Um genügend Energie zur Stromproduktion zu sammeln, muss man sich der Geothermie von tiefen Schichten zuwenden. Je weiter man sich in die Erdkruste vorarbeitet, umso wärmer wird es. Im Schnitt steigen die Temperaturen um jeweils 3 °C pro 100 m Tiefe an, wobei dies jedoch örtlich stark schwanken kann. Die eingesetzten Technologien hängen sowohl von der Tiefe der Bohrung, die bis zu 5 km betragen kann, als auch von der Bodenbeschaffenheit ab. Manchmal ist es auch möglich, Hydro - thermalquellen zu nutzen, in anderen Fällen wird kaltes Wasser in die Felsspalten injiziert. Sobald das Wasser erhitzt ist, steigt es unter Druck auf und setzt Turbinen in Gang.(1)

Matthieu Lethé

  1. Mit der Erdwärme wird sich eine neue Sonderausgabe von research*eu zu den Geowissenschaften beschäftigen.

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Mehr Einzelheiten

Der Drei-Schluchten- Staudamm

Dieses gigantische Bauwerk am Jangtsekiang, an dem seit 1994 gebaut wird, soll China mit seinem Kraftwerk von 22.000 MW Leistung ab 2009 mit rund 90 Tera wattstunden Strom versorgen. Aber diese Baustelle hat auch ihren Preis: Mindestens 1,2 Millionen Menschen mussten umgesiedelt werden und 600 km2 Felder und Wälder wurden von dem künstlichen See verschluckt (auf 600 km Flusslänge könnte das Wasser zu einer Fläche von 58 000 km2 angestaut werden). Nach den Worten der amerikanischen Umweltschutz organisation Ecological Society of America schätzen chinesischeBiologen, dass in dieser Zone 6 400 Pflanzenarten, 3 500 Insektenarten, 500 Landwirbeltiere (davon ein Fünftel Säugetiere) und 350 Fischarten vorkommen. Bei einem Großteil handelt es sich um bedrohte endemische Arten, wie zum Beispiel den chinesischen Stör oder den Jangtse-Delfin.



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