Geothermische Energie in Island Grundlagen und Bedeutung

Immanuel-Kant-Gymnasium Münster Hiltrup
Schuljahr 2011/2012
GK Erdkunde Q1.2 (Herr Hübsch)
Geothermische Energie in Island
Grundlagen und Bedeutung
Facharbeit
von
Sandra Buer
Münster
Februar / März 2012
Inhaltsverzeichnis
1
Vorwort und Einleitung
3
2
Grundlagen der Geothermie
3
3
Lage Islands
4
4
Geothermie in Island
4
4.1
Vulkane
5
4.2
Geysire
6
4.3
Nutzen der Geothermie
7
4.4
Funktionsweise eines Geothermiekraftwerks
8
4.4.1 Allgemeines
8
4.4.2 Bohrung
9
4.4.3 Trockendampfprinzip
9
4.4.4 Binäre Verfahren
5
10
Bedeutung für Island
10
5.1
Kraftwerke:
11
5.1.1 Stromerzeugung und Warmwasserproduktion
11
5.1.2 Verschiedene Standorte von Geothermiekraftwerken
11
5.2
Anteil der geothermischen Energiegewinnung an der gesamten
Energiegewinnung von Island
13
6
Fazit /Bewertung (eigene)
13
7
Anhang
15
7.1
Erklärung über die selbstständige Anfertigung
15
7.2
Karten, Bilder, Grafiken
16
7.3
Literaturverzeichnis
25
7.3.1 Printmedien und Lexika
25
7.3.2 Internetquellen
27
2
1 Vorwort und Einleitung
Das Thema Plattentektonik, Vulkane und Kontinentaldrift hat mich schon als kleines
Kind fasziniert. So war es nicht schwierig für mich, ein Thema für meine Facharbeit zu
finden: Plattentektonik. Doch jetzt stellte sich mir die Frage, was sollte ich zur Plattentektonik machen? Zuerst wollte ich etwas über den ostafrikanischen Graben und die
dortige Plattenneubildung schreiben. Doch dieses Thema war zu umfangreich für eine
Facharbeit und hätte teilweise auf den Stoff eines Studiums vorgegriffen.
Also kam ich nach längerer Überlegung zu dem Schluss doch lieber über Island, die
dortige Plattentektonik, die damit zusammenhängende Geothermie und die Stromerzeugung und Warmwasserproduktion aus Geothermie zu schreiben.
2 Grundlagen der Geothermie
Das Wort Geothermie kommt aus dem Griechischen und setzt sich aus den Worten
„geo“ (Erde, Land) und „thermos“ (warm, heiß)1 zusammen. Geothermie bezeichnet
also einfach die Erdwärme, oder, genauer gesagt, die in der Erde gespeicherte Energie
in Form von Wärme. Die Faustregel zur Erdwärme besagt, dass pro 100 m Zunahme an
Tiefe die Temperatur um 3°C steigt. Dieser Wert kann jedoch je nach geologischer Aktivität des jeweiligen Ortes variieren.
Man unterscheidet bei Geothermie zwischen der oberflächennahen Geothermie, die bis
in eine Tiefe von 400 m reicht, und tiefe Geothermie, die ab 400 m beginnt.
Ein Teil der heutigen Geothermie ist im Prinzip die Restwärme, die von der Entstehung
der Erde vor ca. 4,5 Milliarden Jahre übrig geblieben ist. Der andere große Teil (ca. 70
%) kommt aus dem natürlichen Zerfall der radioaktiven Isotope, z.B. Uran, Thorium
und Kalium, im Inneren der Erde. Diese sorgen so für einen ständigen Wärmenachschub.
Bereits in einer Tiefe von 10-15 m haben die jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen auf der Erdoberfläche keine messbaren Auswirkungen mehr auf die Bodentemperatur, weil der Boden die Wärme sehr schlecht leitet.
1
Vgl: http://www.erdwerk.com/ (19.02.2012)
3
Sehen und hautnah spüren kann man die Geothermie dort, wo sie direkt an die Erdoberfläche dringt. Dies ist besonders spektakulär bei aktiven Vulkanen und Geysiren zu erleben.
3 Lage Islands
Island liegt auf der Nordhalbkugel im Nordatlantik nahe des Nordpolarkreises zwischen
Norwegen und 287 km südöstlich von Grönland2. Damit gehört Island geographisch
mehr zu Nordamerika und Grönland. Allerdings gehört Island politisch zu Europa und
geologisch sowohl zu Europa als auch zu Nordamerika. Dies ist dadurch bedingt, dass
der Mittelatlantische Rücken genau durch Island verläuft, so dass Island zu einem Teil
auf der Nordamerikanischen Platte und zum anderen Teil auf der Eurasischen Platte
liegt.
Der Mittelatlantische Rücken ist in Form eines Canyons zu sehen3. Dort entstand auch
im Jahre 930 n. Chr. das älteste noch bestehende Parlament.
Island hat mit derzeit 291.000 Einwohner nur ungefähr soviel Einwohner wie die Stadt
Münster. Die sich daraus ergebende Einwohnerdichte von nur 2,8 Einwohner pro Quadratkilometer ist die geringste in ganz Europa. Nur zum Vergleich: Münster hat eine
Einwohnerdichte von 924 Einwohner pro km².
Ungefähr die Hälfte der Einwohner von Island, nämlich 151.000, leben in der Hauptstadt Reykjavik.
Die Amtssprache ist Isländisch.
4 Geothermie in Island
Auf Island gibt es eine ungewöhnlich hohe geothermische Energie. Diese befindet sich
sehr nahe unter der Oberfläche und lässt sich mit der Geologie4 Islands erklären.
Sie ist in Form von Vulkanen und Geysire „sichtbar“. Es gibt mehrere Theorien, wie
Vulkane entstehen, also wie die geothermische Energie so nahe an die Erdoberfläche
2
siehe Karte im Anhang
siehe Bild im Anhang
4
„Wissenschaft von der Entwicklung[sgeschichte] und dem Bau der Erde.“ Wermke 2001, S. 349
3
4
gelangt. Hier werde ich kurz auf die Theorie von Alfred Wegener eingehen, die von anderen Forschern und Wissenschaftlern erweitert wurde und zur Zeit von der Fachwelt
als „richtig“ angesehen wird.
Alfred Wegener stellte die Theorie der Kontinentalverschiebung auf, die heute unter
dem Namen Plattentektonik bekannt ist. Dieser Theorie zufolge verharren die Kontinente nicht an einem Ort, sonder driften in verschiedene Richtungen. Denn die Erde ist
in ihrem Inneren nicht nur fest sondern teilweise flüssig. Die Erde besteht aus einem
festen Erdkern, dem sogenannten inneren Erdkern. Darauf folgen der äußere Erdkern
und der innere und äußere Erdmantel, die flüssig sind. Oben auf dem flüssigem äußeren
Erdmantel schwimmt die dünne Erdkruste. Durch verschiedene Strömungen im Erdmantel, auch Konvektionsströme genannt, driften die Kontinente in verschiedene Richtungen auseinander, aufeinander zu oder aneinander entlang.
Dort wo die Eurasische Platte und die Nordamerikanische Platte auseinander driften,
2cm pro Jahr, dringt flüssiges Gestein aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche, sogenanntes Magma. Das Magma kühlt dann ab und wird fest. Dies geschieht hauptsächlich
unter Wasser am Meeresboden5. So entsteht neuer Meeresboden und wächst zu dem
unterseeischen Gebirge, dem Mittelatlantischen Rücken, heran. Ebenfalls sorgt ein
„Plume“6 unter Island für überdurchschnittlich hohe vulkanische Aktivität und ist damit
für die zahlreichen Vulkane und Geysire verantwortlich.
Anschließend gehe ich auf zwei Sonderformen von Geothermie, Vulkane und Geysire,
ein.
4.1 Vulkane
Auf Island gibt es rund 130 Vulkane, von denen mehrere noch aktiv sind.
Ein Vulkan entsteht immer dann, wenn Magma aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche dringt. Zuerst wird durch Konvektionsströme im Erdmantel heißes Magma in die
Erdkruste befördert. Dort sammelt sich das Magma an und bildet eine sogenannte
Magmakammer7. Schließlich steigt der Druck und das Magma schmilzt sich einen Weg
5
zumindest an den Plattengrenze Eurasische Platte – Nordafrikanische Platte. An anderen Plattengrenzen
kann dies auch auf dem Land sein.
6
auch Hot Spot genannt. Dies ist das Aufsteigen besonders heißes Magma aus dem tieferen Erdinneren.
7
Diese Magmakammer ist als roter Fleck auf dem Bild gut zu erkennen
5
bis an die Erdoberfläche, wo es dann entweder explosionsartig oder fließend zu Tage
tritt. Ein Vulkanausbruch kann einige Tage bis mehreren Jahre andauern und innerhalb
dieser Zeit seine Eruptionsart immer wieder ändern.
Geysire können eine Begleiterscheinung von Vulkanen sein.
4.2 Geysire
Das Wort Geysir8 hat seinen Ursprung im Isländischen und bedeutet wild strömend. In
Island liegt auch der Große Geysir, der allen Geysiren seinen Namen gab.
Ein Geysir ist nur ein Teil eines Grundwassersystems, das bis zu 3 km tief in die Erde
reichen kann.
Eine unterirdische Magmakammer erhitzt das Grundwasser. Nun steigt das überhitzte
Wasser, das unter dem hohen Druck auch noch bei über 100°C flüssig ist, nach oben.
Dann beginnt das Wasser mit zunehmender Höhe sich zu entladen, d.h. es beginnt zu
kochen, weil der Druck abnimmt und damit der Siedepunkt herabgesetzt wird. Dieses
heiße mit Dampf angereicherte Wasser steigt in dem Eruptionskanal nach oben und
bricht in einer Fontäne aus heißem Wasser aus. Diese Fontäne kann zwischen wenigen
Zentimetern und circa hundert Meter hoch sein und aus Dampf, Wasser und Gesteinsfragmenten bestehen.
Bei dem Ausbruch hat das Wasser nur noch eine Temperatur von 100°C, so dass die
Temperatur gerade unter dem Siedepunkt liegt.
An der Erdoberfläche bildet sich um den Geysir ein kleiner See. Das Wasser kühlt in
diesem See ab und fließt durch den Eruptionskanal wieder zurück in das System und
füllt es wieder auf.
Zwischen den einzelnen Eruptionen können nur Minuten oder aber auch mehrere Monate liegen. Die Aktivität der Geysire nimmt mit der Zeit ab, weil sich die Magmablase,
die die Geysire speist, abkühlt. Häufig wird aber auch der Eruptionskanal, sei es durch
ein Erdbeben, durch menschliches Eingreifen oder etwas anderem, verschüttet. Folglich
versiegt der Geysir und bricht nicht mehr aus.
8
hier ein Bild von dem Geysir Strokkur, der neben dem Großen Geysir liegt.
6
4.3 Nutzen der Geothermie
Geothermie kann man auf verschiedene Arten nutzen.
Die Hauptnutzung der Geothermie besteht in der Stromerzeugung und Warmwasserproduktion.
Oberflächennahe Geothermie lässt sich gut als „Raumwärme, Wärme für die Brauchwasserbereitung und Prozesswärme“9 nutzen, da sie meistens eine Temperatur unter
100°C hat.
Tiefe Geothermie lässt sich gut für die Stromerzeugung verwenden, da die Temperatur
des Wasser so hoch ist, dass die Stromerzeugung rentabel ist.
Das Warmwasser wird u. a. in Form von Fernwärme von den Geothermiekraftwerken
zu dem Verbraucher geleitet. Dies wird hauptsächlich zum Beheizen von Wohnhäusern
genutzt. Allerdings werden mit dem Warmwasser sowohl Gewächshäuser beheizt und
Freibäder betrieben als auch Straßen, Brücken und Fußwege beheizt, damit diese im
Winter eisfrei bleiben. Damit wird der Winterräumdienst in großen Teilen der Städte
nicht benötigt. Vor allem in Reykjavik ist dies vorzufinden.
Ebenfalls kann man mit Erdwärme kühlen und heizen zugleich, so dass man ein Gebäude klimatisieren kann.
Geothermie ist die einzige erneuerbare Energie, die nicht von der Sonne abhängt und
damit sowohl Tages- als auch Jahreszeiten unabhängig ist. Dies ist ein großer Vorteil
gegenüber anderen erneuerbaren Energien.
Außerdem ist die Geothermie dauerhaft nutzbar, da sie aus dem Erdinneren (siehe Kapitel 2) kommt und daher in den nächsten Jahrhunderten nicht versiegen wird. Auch ist
die Belastung durch klimaschädliche Gase, z.B. Kohlendioxid, unter Berücksichtigung
von Herstellung, Installation, Abbau und Entsorgung sehr gering. Ein weiterer großer
Vorteil ist die Produktion sowohl von Strom als auch Warmwasser.
Die Kraftwerke, die Stromleitungen und die oberirdischen, silber glänzenden Warmwasserleitungen stellen in Island einen besonders großen Kontrast zwischen Natur und
Moderne dar10. Diese optische Zerstörung der Landschaft wirkt sich negativ auf den
Tourismus aus.
9
Kaltschmitt 1999, S. 175
siehe Bild, optische Zerstörung der Landschaft
10
7
Außerdem ist zu bedenken, dass Geothermie nur in Maßen genutzt regenerativ ist. Wird
mehr Dampf oder Wasser genutzt als natürlich nachfließen kann, dann versiegt das
Bohrloch schon nach wenigen Jahren und es müssen neue gebohrt werden. Dies ist in
Island teilweise der Fall. Im Geothermiekraftwerk Kröfluvirkjun wird das Hochtemperaturgebiet durch neue Bohrungen immer weiter zerstört.
In einigen Hochtemperaturgebieten in Island besteht zu dem auch noch die Gefahr, dass
das Geothermiekraftwerk durch vulkanische Aktivitäten oder Erdbeben zerstört wird.
Dies war eine Befürchtung in Krafla, Islands erstem Geothermiekraftwerk.
Außerdem kann die Flora und Fauna beschädigt werden, wenn Thermalwasser, das
schädliche Mineralien und Gase enthalten kann, z.B. durch ein Leck oder einen Rohrbruch in die Umwelt gelangt.
Bereits seit ca. 100 Jahren wird weltweit Geothermie genutzt. Bisher ist kein schwerer
Unfall aufgetreten, bei dem Menschenleben in Gefahr waren oder ein großer wirtschaftlicher Schaden entstanden ist. Deshalb wird die Geothermie als sehr risikoarme Technologie und Energiegewinnung angesehen.
4.4 Funktionsweise eines Geothermiekraftwerks
Ein Geothermiekraftwerk ist je nach Zweck und den Standortbedingungen aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt.
Im folgenden werde ich nur auf einige Techniken eingehen, die höchst wahrscheinlich
in den Geothermiekraftwerken in Island eingesetzt werden. Es war nicht möglich bei
allen Kraftwerken die genauen Verfahren zu recherchieren. Deshalb werde ich weder
auf oberflächennahe Geothermiekraftwerke noch auf das Hot-Dry-Rock-Verfahren oder
auf geschlossene Systeme eingehen.
4.4.1 Allgemeines
Die geothermischen Kraftwerke stehen im Fall Islands meistens über einer Ansammlung von Wasser im Gestein, einem Aquifer11. Es wird in Form von hydrothermaler
Geothermie genutzt. Hierbei wird das Thermalwasser aus einem Aquifer gefördert. Da11
Eine Ansammlung von Wasser innerhalb des Gesteins.
8
zu muss man es nur noch aus einer Tiefe von 400 m und mehr an die Erdoberfläche
pumpen. Es hat je nach Fördertiefe und Standort verschieden hohe Temperaturen, so
dass dies bei der Nutzung und dem Aufbau des Geothermiekraftwerks berücksichtigt
werden muss.
Allerdings gibt es auch einen Sonderfall. Das Aquifer kann unter so großem Druck stehen, dass das Wasser aus dem Bohrloch sprudelt, ohne das eine Pumpe notwendig ist.
Dies nennt sich dann „arthesisches“ System.
4.4.2 Bohrung
Damit man mit der Nutzung von heißem Thermalwasser beginnen kann, muss man dies
zuerst einmal an die Erdoberfläche pumpen. Dies ist auf Grund der Tiefe des Bohrlochs
sehr aufwändig.
Bei den meisten Geothermiekraftwerken gibt es zwei oder mehr Bohrlöcher.
Benutzt man das Prinzip der Förder- und Injektionssonde, werden in einem oder mehreren Bohrlöchern das Thermalwasser an die Erdoberfläche gepumpt. Das fördernde
Bohrloch heißt Fördersonde. Damit das Aquifer nicht austrocknet, wird ein anderes
Bohrloch dazu genutzt, das kalte Thermalwasser wieder zurückzupumpen. Dies heißt
Injektionssonde.
Bei den Rohrleitungen von der Fördersonde zum Geothermiekraftwerk, im Geothermiekraftwerk und vom Geothermiekraftwerk zur Injektionssonde muss allerdings darauf
geachtet werden, welches Material verwendet wird, um Korrosion und Verstopfung
vorzubeugen. Fällt der Druck können im Thermalwasser gelöste Mineralien und Metalle
ausflocken und die Rohre verstopfen. Hinzu kommt, dass eine erhöhte Korrosionsgefahr, z.B. durch Schwefelwasserstoff im Thermalwasser, besteht und man dieser durch
entsprechendes Material vorbeugen muss.
4.4.3 Trockendampfprinzip
Das Thermalwasser tritt bei dem Trockendampfprinzip in Form von Dampf aus dem
Bohrloch aus. Da der Druck vom Aquifer zur Erdoberfläche im Bohrloch abnimmt,
fängt das Thermalwasser an zu kochen und verdampft. Der Dampf wird nun in das Geothermiekraftwerksgebäude und dort direkt auf eine Turbine geleitet. Sie ist an einen
9
Wechselstromgenerator angeschlossen. Dieser produziert den Strom, wie in jedem
Verbrennungskraftwerk (Kohle-, Gas-, ... -kraftwerk) auch. Der Strom kann nun in das
Stromnetz eingespeist werden.
Anschließend wird der Dampf in einem Kondensator zu flüssigem Wasser abgekühlt
und zurück in die Injektionssonde geleitet. Das Wasser, das man zum Abkühlen des
Dampfes im Kondensator verwendet und das bei diesem Prozess erwärmt wird, wird
manchmal auch als Fernwärme genutzt.
4.4.4 Binäres Verfahren
Was ist ein Binäres Verfahren? Binär bedeutet, das etwas aus zwei Teilen, Einheiten,
etc. besteht. Dies ist auch bei einigen Geothermiekraftwerken der Fall. Dort kann das
Thermalwasser manchmal nicht sofort zu Strom- oder Fernwärmeerzeugung verwendet
werden, da Temperatur zu niedrig ist oder die Zusammensetzung des Thermalwassers
schädlich für die Geräte wäre.
In diesem Fall wird die potenzielle Energie des Thermalwassers über eine Wärmepumpe (eine binäre, also zweite Einheit) erhöht. Die Wärme des Thermalwassers wird
auf ein Arbeitsmedium übertragen, welches bereits bei Temperaturen, die unter 0°C bis
zur beliebigen Temperaturhöhe, z.B. 15°C12, liegen können, verdampft. Von dem Arbeitsmedium wird die Energie auf reines Wasser13 übertragen oder zur Stromproduktion mittels einer Turbine genutzt.
5 Bedeutung für Island
Schon im Jahre 1950 hat man in Island begonnen erste Fernwärmenetze aufzubauen.
Doch erst die Ölkrise in den 1970er Jahren trug zur Forschung und weiteren Untersuchungen der Geothermievorkommen auf diesem Gebiet bei und die Geothermiekraftwerke wurden so weit verbessert, dass diese nun rentabel waren.
12
13
dies ist kann je nach Kraftwerk und der Temperatur des geförderten Wassers variieren.
Wasser, das keine schädlichen Mineralien enthält
10
5.1 Kraftwerke
Es gibt rund 30 regionale Geothermiekraftwerke in Island, von denen viele nur ein kleines Dorf oder einige Höfe auf dem Land mit Strom und/oder Warmwasser versorgen.
Sie liegen in der Nähe von Geysiren und in seismisch und vulkanisch aktiven Zonen.
Im Folgenden werden ich zuerst auf die Stromerzeugung und die Warmwasserproduktion im Allgemeinem und dann auf das Húsavík und das Krafla Geothermiekraftwerk
eingehen.
5.1.1 Stromerzeugung und Warmwasserproduktion
Für die Warmwasserproduktion ist es sehr wichtig, dass die Geothermiekraftwerke nahe
bei den Verbrauchern liegen. Mit jedem Kilometer, den das warme Wasser in dem
Fernwärmenetz zurücklegt, geht ein Teil der mühsam im Geothermiekraftwerk „produzierten“ Wärme verloren.
An dem Beispiel Húsavíks sieht man, dass durch gute Isolierung der Pipelines14 der
Temperaturverlust des Warmwassers sehr stark heruntergesetzt werden kann. Vor der
Isolierung verlor das Warmwasser in der Pipeline bis zu 15°C vom Geothermiekraftwerk bis zum Verbraucher. Nach der Isolierung und Erneuerung der Pipelines verlor das
Warmwasser nur noch 2°C.
Zur Stromproduktion lässt sich für Island noch hinzufügen, dass der Strom auf Island
ausschließlich aus Geothermie und Wasserkraft gewonnen wird.
Dies führte dazu, dass sich die energieintensive Aluminiumindustrie trotz hoher Lohnund Transportkosten auf Island angesiedelt hat.
5.1.2 Verschiedene Standorte von Geothermiekraftwerken
Nun komme ich zum Geothermiekraftwerk Húsavík. Dies liegt bei der gleichnamigen
Stadt im Norden Islands an der Küste.
Seit 1970 wird Thermalwasser zum Heizen von Gebäuden genutzt. Das Kraftwerk wurde von 1998 bis 2002 modernisiert, renoviert und erweitert. Nun fördert es 124°C heißes Wasser aus einer Tiefe von 400-1000 m.
14
Überlandleitungen, durch die das Warmwasser vom Geothermiekraftwerk zum Verbraucher fließt
11
Damit hat es eine Leistung von 2 Megawatt und versorgt 80 % der Haushalte von Húsavík mit Strom. Das Warmwasser, das eine Temperatur von 80°C beim Verlassen des
Geothermiekraftwerks hat, wird zum Beheizen von Häusern, Gewächshäusern, Straßen,
Gehwegen und des Freibades genutzt. Das Wasser, dass für die Kühlung des Arbeitsmediums anfällt, wird in einer Fischfarm zur Forellenzucht verwendet.
An diesem Beispiel sieht man gut die Verwendung von Haupt- und Nebenprodukten.
Das Geothermiekraftwerke Krafla liegt im Norden Island15 in der Nähe von Akureyri,
der zweitgrößten Stadt Islands, in dem Hochtemperaturgebiet Krafla. Es ist ein Kraftwerk, das ausschließlich Strom mit Hilfe des Trockendampfprinzips gewinnt.
1974 wurde mit den ersten Bohrungen begonnen und 1977 die Stromproduktion aufgenommen.
Es kam auf Grund der seismischen Aktivitäten (Krafla-Feuer) immer wieder zur Zerstörung der Bohrlöcher. Dies führte zu einer Verzögerung in der Fertigstellung der geplanten zweiten Turbine des Geothermiekraftwerks, da die Dampfversorgung erst durch
das Bohren neuer Bohrlöcher im Jahre 1996 gewährleistet werden konnte.
Das Geothermiekraftwerk Krafla nutzt Dampf zwischen 2,2 bar und 7,7 bar aus 34
Bohrlöchern. Das tiefste Bohrloch erreicht eine Tiefe von 2.222 Meter.
Bei dem Trockendampfprinzip16 wird das Wasser-Dampf-Gemisch aus den entsprechenden Bohrlöchern in den Dampfseparator17 geleitet. Dort wird das Wasser von dem
Dampf getrennt. Das Wasser und das Wasser-Dampf-Gemisch, das unter niedrigem
Druck steht (2,2 bar) wird durch einen zweiten Dampfseparator geschickt.
Der Dampf wird nun zu einer Turbine18 geleitet und treibt diese an. Dabei wird der
überschüssige Dampf über einen entsprechenden Ablasser19 abgelassen. Die Turbine
treibt einen Generator20 an, der den Strom über einen Transformator21 in das Stromnetz
einspeist.
Anschließend wird der Dampf über einen Kühler22 abgekühlt und abgeleitet. Die Kühlung erfolgt über Wasser. Dieses sieht man als Wasserdampf aus dem Kühlturm23 auf15
siehe Karte
siehe Funktionsschema
17
Dampfseparator = 2 im Funktionsschema
18
Turbine = 5 in dem Funktionsschema
19
Ablasser = 4 in dem Funktionsschema
20
Generator = 8 in dem Funktionsschema
21
Transformator = 9 in dem Funktionsschema
22
Kühler = 6 in dem Funktionsschema
16
12
steigen. Ebenfalls ist der Dampf aus dem Ablasser als weiße Dampfsäule über dem
Geothermiekraftwerk zusehen. 24
5.2 Anteil der geothermischen Energiegewinnung an der gesamten
Energiegewinnung von Island
In Island werden 54% der gewonnenen geothermischen Energie für die Fernwärmeversorgung verwendet. Dies ist ein sehr hoher Anteil, denn 85% aller Haushalte auf Island
werden mit Fernwärme geheizt. Weitere 28%25 der geothermischen Energie werden zur
Stromerzeugung verwendet. Dies machte 201026 26,2% der gesamten Stromerzeugung
von Island aus. Im weiteren wird die geothermische Energie für das Beheizen der Fischzuchtbecken zu 5%, für Schwimmbäder zu 4%, für Schneeschmelzanlagen zu 4%, für
Gewächshäuser zu 3% genutzt. Die restlichen 2% werden in der Industrie verwendet. 27
28
Die Wasserkraft deckt den restlichen Strom- und Wärmebedarf der Insel.
6 Fazit /Bewertung
Allein an den Zahlen in dem Kapitel 5.2 ist die große Bedeutung und Abhängigkeit der
Wärmegewinnung aus Geothermie für Island zu erkennen.
Würde man die Geothermiekraftwerke von jetzt auf gleich abschalten, würden große
Teile der Fernwärmeversorgung und Teile des Stromnetzes zusammen brechen.
Hierbei ist natürlich die Tages- und Jahreszeiten unabhängige Warmwasser- und Stromproduktion sehr wichtig und vorteilhaft.
Auf Grund der isolierten und polarkreisnahen Lage Islands müssen sehr viele Nahrungsmittel importiert werden. Das Nahrungsmittelangebot wird durch das günstige
23
Kühlturm = 7 in dem Funktionsschema
siehe Bild, es sind zwei Dampfsäulen zu sehen, die eine von dem Kühlturm und die andere von dem
Ablass für den Dampf.
25
Vgl. http://www.iceland.de/ (19.02.2012)
26
vgl. http://www.landsvirkjun.com/ (19.02.2012)
27
vgl. http://www.iceland.de/ (19.02.2012) und http://www.tiefegeothermie.de/ (03.02.2012)
28
Diese Zahlen scheinen sich auf das Jahr 2007 zu beziehen, auch wenn dies nicht immer bei den Quellen
angegeben ist.
24
13
Beheizen von Gewächshäusern erweitert. Es werden z.B. Tomaten, die sonst nicht auf
Island wachsen würden, angebaut.
Außerdem profitiert auch die Fischzucht von dem Warmwasser, das durch die Nutzung
von geothermischer Energie produziert wurde. Die Fischindustrie in Island macht 80%
des isländischen Exports aus. Es wird immer mehr Fischzucht betrieben um die Fanggründe zu entlasten.
Der Winterdienst ist in vielen Städten überflüssig, weil die Straßen, Fußwege, etc. durch
das in Geothermiekraftwerken produzierte Warmwasser eisfrei gehalten werden.
Die negative Seite dieser Energiegewinnung besteht in der Auslaugung und Zerstörung
der Hochtemperaturgebiete und der optischen Zerstörung der Landschaft.
Trotzdem ist Island die Nation mit der saubersten Warmwasserproduktion der Welt.
Damit nimmt es eine Vorbildfunktion für andere Länder im Bereich der erneuerbaren
Energien ein.
In Deutschland ist diese Form der Nutzung der geothermischen Energie in so großem
Umfang wie in Island nicht möglich. Hier sind die geologischen Voraussetzungen anders, so dass für ähnliche Resultate viel tiefere Bohrungen gemacht werden müssten.
Dagegen gibt es in Deutschland viele oberflächennahe Geothermiekraftwerke, die es in
Island nicht gibt.
Es war für mich bei der Bearbeitung dieses Themas beeindruckend zu erfahren, wie
komplex Geothermiekraftwerke sein können. Ich fand es erstaunlich, wie viele verschiedene Technologien und Komponenten es bei diesen gibt.
Für mich ist das Ergebnis dieser Facharbeit, dass es sich absolut lohnt, weiter an dieser
zukunftsfähigen Technologie zu forschen und weiter zu verbessern.
14
7 Anhang
7.1 Erklärung über die selbstständige Anfertigung
Erklärung
Ich versichere hiermit, dass ich diese Arbeit selbstständig angefertigt und keine anderen
als die von mir angegebenen Quellen und Hilfsmittel verwendet habe. Die den benutzten Werken wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen sind als solche gekennzeichnet.
_____________________________________________________________________
Ort, Datum,
Unterschrift
15
7.2 Karten, Bilder, Grafiken
Titelbild
Geysir Strokkur in Aktion
http://www.planet-wissen.de (18.02.2012).
Trudslev, Alexandra: Island Feurige Insel im Eis. Geysire Strokkur in Aktion.
In: planet-wissen.de vom 01.09.2009
http://www.planet-wissen.de/laender_leute/island/feurige_insel_im_eis/
img/intro_island_geysir_g.jpg
16
Kapitel 3
Fußnote 2
Atlantik, neu
http://beck-gefell.de/ (03.02.2012).
Beck, Dietrich: Atlantik, neu.
http://beck-gefell.de/Karten/Atlantik__neu/atlantik__neu.html
17
Fußnote 3
Thingvellir
http://www.imageo.ch/ (03.02.2012).
Huber, Sarah / Bügi, René: Europa. Island. Thingvellir.
http://www.imageo.ch/Europa/Island/Thingvellir05_014D07.html
18
Kapitel 4.1
Fußnote 7
Aufbau eines Vulkans mit Magmakammer
http://www.vulkane.net (18.02.2012).
Szeglat, Marc: Aufbau eines Vulkans Bild.
http://www.vulkane.net/lernwelten/schueler/aktiv4.html
19
Kapitel 4.2
Fußnote 8
Geysir Strokkur in Aktion
http://www.planet-wissen.de (18.02.2012).
Trudslev, Alexandra: Island Feurige Insel im Eis. Geysire Strokkur in Aktion.
In: planet-wissen.de vom 01.09.2009
http://www.planet-wissen.de/laender_leute/island/feurige_insel_im_eis/
img/intro_island_geysir_g.jpg
20
Kapitel 4.3
Fußnote 10
Geothermiekraftwerk von Nesjavellir, Krafla, Island
http://www.raphaelfleury.com/ (18.02.2012).
Fleury, Raphaël: Geothermiekraftwerk von Nesjavellir.
http://www.raphaelfleury.com/de/viewimage.php?imgid=3895
21
Kapitel 5.1.2
Fußnote 15
Island
http://www.iceland.de (19.02.2012).
Schäffer, Dietmar: Geothermalkraftwerk Krafla.
http://www.iceland.de/index.php?id=702
22
Fußnoten 16-23
Funktionsschema Geothermalkraftwerk
Funktionsschema des Kraftwerks Krafla: (1) Schalldämpfer, (2) Dampfseparatoren
(Trennung des Wasser-Dampf-Gemisches), (3) Dampftrockner (Trocknung des Dampfes), (4) Ablass für überschüssigen Dampf, (5) Turbine, (6) Kühler (Dampfkondensation), (7) Kühlturm, (8) Generator, (9) Transformator
http://www.iceland.de (19.02.2012).
Schäffer, Dietmar: Geothermalkraftwerk Krafla.
http://www.iceland.de/index.php?id=702
23
Fußnote 24
Das Kraftwerk Krafla aus der Luft
http://www.iceland.de (19.02.2012).
Schäffer, Dietmar: Geothermalkraftwerk Krafla.
http://www.iceland.de/index.php?id=702
24
7.3 Literaturverzeichnis
7.3.1 Printmedien und Lexika
Allaby, Michael u. a.: Die Enzyklopädie der Erde. (englischer Titel: The Encyclopedia
of the Earth – A Complete Visual Guide)
Hamburg, National Geographic Deutschland (G+J/RBA GmbH & Co KG),
2008.
Baumgartner, Peter : Wörterbuch der Energietechnik mit Anwendungsbeispielen.
Wiesbaden: Oscar Brandstetter Verlag GmbH & Co. KG, 2001.
Gaede, Peter-Mathias u. a.: GEOThemenlexikon.
Mannheim, GEO, Gruner + Jahr AG&Co KG, Bibliographisches Institut, 2006.
Hanning, Christian E.: Island – Vulkane, Eis und Einsamkeit. Eine extreme Tour per
Rad.
5. überarbeitete Aufl. München, SIERRA bei Frederking & Thaler Verlag
München in der Verlagsgruppe Bertelsmann GmbH, 2000.
Kaltschmitt, Martin u. a.: Energie aus Erdwärme.
Stuttgart, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1999.
Krüger, Olaf/ Langenberger, Kerstin: Highlights Island. Die 50 Ziele, die sie gesehen
haben sollten.
München, Buckmann Verlag GmbH, 2011.
Loose, Peter: Erdwärmenutzung Versorgungstechnische Planung und Berechnung.
2. überarbeitete und ergänzte Auflage Heidelberg: C. F. Müller Verlag, Hüthig
Verlag, 2007.
Michael, Thomas u. a.: Diercke Weltatlas.
5. aktualisierte Aufl. Braunschweig: Westermann Schulbuchverlag GmbH, 2006.
25
Synwoldt, Christian: Mehr als Sonne, Wind und Wasser. Energie für eine neue Ära.
Weinheim: 1. Auflage Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 2008.
Wermke, Matthias, u. a.: Duden. Das Fremdwörterbuch.
7. Aufl. Mannheim: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2001.
Computerlexikon: (von CDs, mit Aktualisierungen)
Kling, Volker / Wolf, Dr. Harl Henning, u. a.: Brockhaus die Enzyklopädie.
Mannheim: Bibliographisches Institut & F.A. BrockhausAG, 2007.
Film:
Erdmann, Stefan: Island. 63° 66°N Laugavegur.
Unterwoessen: Stefan Erdmann Move it! Filmproduktion, 2009.
26
7.3.2 Internetquellen
Wichtige Internetquellen habe ich ausgedruckt. Diese sind mit einem „ausgedruckt“
nach dem Titel gekennzeichnet. Die ausgedruckten Artikel sind in der aufgeführten
Reihenfolge im Anhang nach den allgemeinen Internetquellen zufinden.
http://www.das-energieportal.de (11.02.2012).
Heilmann Software, Gesellschaft für Informationstechnologie GmbH: Island ist
Lehrmeister für Geothermie.
http://www.das-energieportal.de/startseite/nachrichtendetails/datum/
2007/07/17/eintrag/island-ist-lehrmeister-fuer-geothermie/
http://www.eldey.de (11.02.2012).
Feldmann, Michael: Aluminiumindustrie.
http://www.eldey.de/Wirtschaft/Aluminium/aluminium.html
Die Fischereiindustrie.
http://www.eldey.de/Wirtschaft/Fischerei/fischerei.html
http://www.erdwerk.com (19.02.2012).
Erdkraftwerk GmbH: Was ist Geothermie?. (ausgedruckt)
http://www.erdwerk.com/hintergrund/was-ist-geothermie/
http://www.energie-erneuerbar.eu/ (18.02.2012).
TYPELOG – Internetdienstleistungen: Erdwärme / Geothermie.
http://www.energie-erneuerbar.eu/05.html
http://www.gd.nrw.de(03.02.2012).
Geologischer Dienst Nordrhein-Westfalen –Landesbetrieb- : Erdwärme.
http://www.gd.nrw.de/l_gt.htm
27
http://www.geo.de (04.02.2012).
Köntgen, David: Vulkanismus auf Island.
In: Geo vom 25.05.2011
http://www.geo.de/GEO/natur/kosmos/68450.html
http://www.geologieinfo.de/ (18.02.2012).
Wegner, Michael: Geologie. Plattentektonik. Theorie der Plattentektonik.
Driftgeschwindigkeiten der einzelnen Platten.
http://www.geologieinfo.de/plattentektonik/driftgeschwindigkeit.html
http://www.geothermie4u.de (18.02.2012).
Stupp, Hans Dieter / Stauffer, Ralph: Hinweise zur Planung und Installation von
Geothermie-Anlagen.
In: Dr. Stupp Consulting GmbH – DSC
http://www.geothermie4u.de/
http://heklaenergy.de (03.02.2012).
Hekla Energy GmbH: Geothermische Energie.
http://heklaenergy.de/index_files/Page480.htm
http://www.iceland.de (19.02.2012).
Schäffer, Dietmar: Erdwärme. (ausgedruckt)
http://www.iceland.de/index.php?id=699
Schäffer, Dietmar: Fernwärmenetz Borgarfjörður.
http://www.iceland.de/index.php?id=703
Schäffer, Dietmar: Das Geothermalkraftwerk Húsavík. (ausgedruckt)
http://www.iceland.de/index.php?id=700
Schäffer, Dietmar: Geothermalkraftwerk Krafla. (ausgedruckt)
http://www.iceland.de/index.php?id=702
Schäffer, Dietmar: Á ferð um Ísland - Das Heizungssystem von Reykjavík.
http://www.iceland.de/index.php?id=701
28
http://www.ie- leipzig.com (03.02.2012).
Institut für Energetik und Umwelt GmbH: Geothermie von A bis Z.
http://www.ie-leipzig.com/IE/Geothermie/Portal/Lexikon.htm
http://www.island-blogskandinavien.de (18.02.2012).
Röder, Ronny: In Island Urlaub das Kraftwerk Svartsengi Besichtigen.
In: Island-Fan vom 23.05.2011
http://www.island-blogskandinavien.de/im-island-urlaub-das-kraftwerksvartsengi-besichtigen/2011/05/
http://www.landsvirkjun.com/ (19.02.2012).
Landsvirkjun: Electricity produktion.
http://www.landsvirkjun.com/operations/electricity-production/
http://www.mpg-energy.de (08.02.2012).
Böß, Wiebke: Hochthermalgebiete und Geothermalkraftwerke.
http://www.mpg-energy.de/files/weltklimakonflikt/geothermie.html
http://www.planet-wissen.de (18.02.2012).
Trudslev, Alexandra: Island Feurige Insel im Eis.
In: planet-wissen.de vom 01.09.2009
http://www.planet-wissen.de/laender_leute/island/feurige_insel_im_eis
http://www.spektrum.de (18.02.2012).
Lingenhöhl, Daniel: Seit 100 Jahren ohne schweres Unglück.
In: Spektrum vom 10.11.2009
http://www.spektrum.de/alias/geothermie/seit-100-jahren-ohne-schweresunglueck/1013529
Fischer, Lars: Tiefe Geothermie – auf Augenhöhe mit der Atomkraft?.
In: Spektrum vom 09.09.2010
http://www.spektrum.de/alias/energie/tiefe-geothermie-auf-augenhoehemit-der-atomkraft/1045333
29
http://www.stromgewinnung.com (18.02.2012).
Gawlick-Internetdienstleistungen, R.: Das Geothermiekraftwerk. Informationen
zur Stromerzeugung durch ein Geothermiekraftwerk.
http://www.stromgewinnung.com/geothermiekraftwerk.shtml
http://www.strom-infos.net (19.02.2012).
BEEZ, (Regenerative Energien Strom Lexikon): Vor- und Nachteile der Geothermie.
http://www.strom-infos.net/vor-und-nachteile-der-geothermie.html
http://www.tiefegeothermie.de (03.02.2012).
fesa e. V. (Freiburger Verein): Momentane Situation der Geothermie in Island.
(ausgedruckt)
In: Informationsportal Tiefe Geothermie vom September 2007
http://www.tiefegeothermie.de/index.php?id=47
http://www.travelnet.is/ (18.02.2012).
Travelnet.is: Geographie.
http://www.travelnet.is/GHI/ger/about/geography.htm
http://www.udo-leuschner.de (03.03.2012).
Leuschner, Udo: Ammoniak plus Wasser. Das Kalina Verfahren deckt die
unteren Temperaturbereiche noch besser ab als der ORC-Prozess.
http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB112-05.htm
http://www.umweltschulen.de (10.02.2012).
Langner, Tilman: Erneuerbare Energien: Das Iceland Deep Drilling Projekt
(IDDP).
http://www.umweltschulen.de/energie/iddp.html
http://www.uni-protokolle.de (08.02.2012).
Bauer, Martin: Krafla.
http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Krafla.html
30
http://www.vulkane.net (18.02.2012).
Szeglat, Marc: Island – Insel aus Feuer und Wasser. (ausgedruckt)
http://www.vulkane.net/vulkane/island/island.html
Szeglat, Marc: Eyjafjallajökull – Subglazialer Vulkanismus auf Island.
http://www.vulkane.net/vulkane/eyjafjallajoekull/eyjafjallajoekull.html
Szeglat, Marc: Vulkan Hekla auf Island: Das Tor zur Hölle.
http://www.vulkane.net/vulkane/hekla/hekla.html
Szeglat, Marc: Surtsey: Eine Insel taucht auf.
http://www.vulkane.net/vulkane/island/surtsey.html
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