Erfolgreich abgebaut! Spüren Sie die Temperatur 4.200 Meter unter der Erde

Die Ressource Heißes Trockengestein wird von der wissenschaftlichen und technologischen Gemeinschaft seit jeher als eine der zukünftigen Energiequellen mit großem Potenzial angesehen. Was genau sind heiße, trockene Steine? Wie können wir davon profitieren?

Was ist Hot Dry Rock?

Vom Weltraum aus betrachtet ist die Erde ein blauer Planet. Wenn Sie jedoch von der Oberfläche aus ins Erdinnere vordringen, werden Sie feststellen, dass es sich um einen Feuerball mit hohen Temperaturen handelt.

Im Erdkern herrscht eine Temperatur ähnlich der Sonnenoberfläche (6000 Grad Celsius), und durch den Zerfall einer großen Menge radioaktiver Substanzen wird weiterhin Wärme freigesetzt. Vom Erdkern bis zur Oberfläche nimmt die Temperatur der Erde allmählich ab und wird schließlich so niedrig, dass der Mensch überleben kann.

Etwa drei bis zehn Kilometer unter den Füßen des Menschen befinden sich einige riesige Felsen, die eine große Menge an Wärmeenergie enthalten. Wissenschaftler nennen es heißes, trockenes Gestein. Seit seiner Entdeckung wollten die Menschen es immer weiterentwickeln und nutzen. Dieser Traum wurde jedoch erst 1974 wahr.

Wie baut man heißes, trockenes Gestein ab?

Heißes, trockenes Gestein, wie beispielsweise heiße Quellen, ist eine Art geothermischer Ressource. Allerdings erschweren die Lage und die hohen Temperaturen, die dort herrschen, auch den Abbau von heißem, trockenem Gestein. Heißes, trockenes Gestein liegt 3 bis 10 Kilometer unter der Erde und erreicht Temperaturen von über 200 Grad Celsius bis hin zu fast 1.000 Grad Celsius. Die hohe Temperatur und der hohe Druck im Untergrund verhindern, dass Menschen ins Erdinnere vordringen.

Bislang beträgt die Tiefe der von Menschen gebohrten unterirdischen Bohrungen nur 12,2 Kilometer, doch dies dauerte 22 Jahre. Gewöhnliche Ölquellen zur Erdölförderung müssen etwa drei Kilometer tief sein. Bohrungen in einer Tiefe von 3 oder sogar 10 Kilometern sind äußerst schwierig.

Die Suche nach heißem, trockenem Gestein in geringerer Tiefe und die Gewinnung seiner Wärme ist zu einer technischen Herausforderung geworden, die wissenschaftliche Forscher bewältigen müssen.

An der Stelle, an der sich das heiße, trockene Gestein befindet, wird ein Brunnen gebohrt und Wasser unter Druck eingespritzt, während das heiße, trockene Gestein aufgebrochen wird, um Risse zu erzeugen. Nachdem das Wasser diese Lücken passiert hat, verwandelt es sich in Hochtemperaturwasser oder Dampf und tritt aus einem anderen Brunnen aus. Dies ist der Prozess des traditionellen Heiß-Trocken-Gesteinsabbaus.

Die innovative Schwerkraft-Heatpipe-Technologie meines Landes besteht darin, ein Heatpipe tief in die heiße, trockene Gesteinsschicht einzuführen. Die Wand der Heatpipe besteht aus einem Material mit extrem schneller Wärmeleitfähigkeit. Das Wärmerohr ist mit Ammoniakwasser mit sehr niedrigem Siedepunkt gefüllt. Nach dem Kontakt mit der heißen Brunnenwand verwandelt sich das Ammoniakwasser schnell in Ammoniakdampf und kehrt unter der Einwirkung der Schwerkraft in den Boden zurück. Für die Schwerkraft-Wärmerohrtechnologie ist lediglich das Bohren eines Brunnens erforderlich, ohne dass Gestein aufgebrochen oder sonstige Energie verbraucht wird. Es handelt sich um eine sicherere und energieeffizientere Technologie.

Nach mehr als zehn Jahren harter Arbeit haben chinesische Forscher neue Innovationen im Bereich des Heißtrockengesteinsabbaus hervorgebracht. Im Januar 2022 wurde das von China entwickelte 4.200 Meter lange Testgerät zur Wärmeextraktion mit Schwerkraft-Wärmerohren erfolgreich in Betrieb genommen. Damit wurde erstmals im Land der Ferntransport von Wärmeenergie aus heißem, trockenem Gestein ermöglicht und zugleich eine technische Grundlage für die Nutzung und Verwendung von heißem, trockenem Gestein in China geschaffen.

Hot Dry Rock-Prospekte

In den letzten 200 Jahren haben fossile Brennstoffe wie Öl und Kohle die rasante Entwicklung der menschlichen Gesellschaft vorangetrieben. Doch mit der Zeit werden die nicht erneuerbaren fossilen Energiereserven knapp. Gleichzeitig wird das durch die Verbrennung fossiler Energieträger verursachte Umweltverschmutzungsproblem immer gravierender.

Daher ist die Entwicklung und Nutzung neuer grüner Energien in den letzten Jahren zu einem globalen Ziel geworden. Heißes, trockenes Gestein ist aufgrund seiner großen Reserven und Sauberkeit eine mit Spannung erwartete neue Energiequelle.

Nach Einschätzung des China Geological Survey entsprechen die Reserven an heißem, trockenem Gestein in einem Umkreis von 3 bis 10 Kilometern in meinem Land 856 Billionen Tonnen Standardkohle. Im Jahr 2021 betrug der Gesamtenergieverbrauch meines Landes für das gesamte Jahr 5,24 Milliarden Tonnen Standardkohle. Wenn heißes, trockenes Gestein im großen Maßstab abgebaut werden kann, wird es eine wichtige Ergänzung zur Energieversorgung meines Landes darstellen.

Im letzten Jahrzehnt haben chinesische Wissenschaftler viele innovative Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich des Abbaus von heißem, trockenem Gestein durchgeführt. Derzeit liegt die Bohrtiefe in heißem, trockenem Gestein in China über vier Kilometer, und die Exploration geht in Richtung noch tieferer Schichten.

Quelle: CCTV Wissenschaft und Bildung

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