Binärkraftwerk (ORC)
Geothermiekraftwerk, in dem heißes Thermalwasser ein separates, niedrig siedendes Arbeitsmedium verdampft, das die Turbine antreibt; so lässt sich Strom aus Vorkommen von etwa 100 bis 180 °C gewinnen.
In einem Binärkraftwerk kommt das Thermalwasser nie mit der Turbine in Berührung. Es durchströmt einen Wärmetauscher und verdampft dort ein zweites Arbeitsmedium, meist eine organische Verbindung wie Isopentan, Isobutan, n-Pentan oder ein Kältemittel (Organic Rankine Cycle, ORC) oder ein Ammoniak-Wasser-Gemisch (Kalina-Prozess). Der Dampf treibt die Turbine an, kondensiert in luft- oder wassergekühlten Kondensatoren und wird zurückgepumpt. Das abgekühlte Thermalwasser fließt zurück in die Lagerstätte.
Vorteile:
- Nutzbar bei moderaten Temperaturen (etwa 100–180°C), die weltweit viel häufiger vorkommen als die über 200°C, die Flash-Kraftwerke brauchen
- Geschlossener Kreislauf mit nahezu null direkten CO2- und H2S-Emissionen, weil die nicht kondensierbaren Gase im reinjizierten Thermalwasser gelöst bleiben
- Modulare Einheiten von 1–30 MW
Der Preis dafür ist ein niedriger Wirkungsgrad, begrenzt durch die geringe Temperaturdifferenz:
Der Eigenbedarf von Förderpumpen und Kühlerventilatoren kann 15–30 % der Bruttoleistung schlucken, bei heißem Wetter mehr, weil luftgekühlte Kondensatoren dann an Leistung verlieren.
Nach Zahl der Anlagen ist die Binärtechnik heute am weitesten verbreitet. Bei Neubauten dominiert sie in den USA (Nevada), der Türkei, Deutschland (bayerisches Molassebecken) und bei EGS-Projekten. Geothermiekraftwerke erreichen meist Kapazitätsfaktoren von 70–90 %. ORC-Technik wird außerdem zur Abwärmenutzung in der Industrie, bei Biomasse und für OTEC eingesetzt.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Geothermischer Gradient
Die Temperaturzunahme mit der Tiefe in der Erdkruste; abseits der Plattengrenzen im Mittel etwa 25 bis 30 °C pro Kilometer.
- Petrothermale Geothermie (EGS)
Geothermisches Reservoir, das durch Stimulation heißen, gering durchlässigen Gesteins entsteht, meist durch hydraulisches Aufbrechen oder Scheren, sodass Wasser zwischen Bohrungen zirkulieren und Wärme aufnehmen kann.
- Kapazitätsfaktor
Verhältnis der Energie, die ein Kraftwerk in einem Zeitraum tatsächlich erzeugt, zur Energie, die es bei durchgehendem Betrieb mit voller Nennleistung erzeugt hätte.
- OTEC (Meereswärmekraftwerk)
Stromerzeugung aus dem Temperaturunterschied zwischen warmem tropischem Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser, meist etwa 20 bis 25 °C, mithilfe eines Wärmekraftprozesses.
- KWK (Kraft-Wärme-Kopplung)
Gleichzeitige Erzeugung von Strom und nutzbarer Wärme aus einem Brennstoff; der Gesamtwirkungsgrad liegt bei 75–90 %, reine Stromkraftwerke erreichen etwa 35–60 %.