News

Kategorien

Alle PUMPselector SPA & Member FLUX EDUR FELUWA HERMETIC KAMAT LEWA MUNSCH NETZSCH sera SERO WITTE Technologien Branchen Ergänzendes

Regenerative Energien

Pumpen als Schlüssel der Energiewende

Geothermiekraftwerk zur Energieversorgung
Geothermiekraftwerk in Island: Die Nutzung von Erdwärme macht über die Hälfte der Energieversorgung des Inselstaats aus.
Bild: Gretar-Ivarsson, Wikipedia

 

Geothermie spielt aus Sicht von Experten eine Schlüsselrolle beim Erreichen der Energiewende. Durch die Nutzung der Erdwärme wird das Heizen unabhängig von fossilen Energieträgern. Geothermiekraftwerke können zusätzlich sogar Strom produzieren. Wie in vielen anderen Branchen gilt aber: Damit die Anlagen zuverlässig funktionieren, sind sie auf Pumpen angewiesen. Das richtige Aggregat zu finden, kann Betreiber in allen Industrien noch immer vor Herausforderungen stellen.

Die Energiewende verhilft der Geothermie zum Durchbruch: Mit der Förderung des klimafreundlichen Heizens mit Wärmepumpen steigt der Anteil an Gebäuden, die mit der in der Erdkruste gespeicherten Wärme beheizt werden, anstatt mit fossilen Brennstoffen. Auch Geothermiekraftwerke werden zu einer immer bedeutenderen Quelle für erneuerbare Energie. Durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) können sie tiefe Geothermie besonders effizient sowohl direkt nutzen – also für die Wärme selbst – als auch indirekt zur Stromerzeugung.

Bisher haben allerdings nur wenige Länder wie Schweden und Island umfangreiche Erfahrungen mit Geothermie als Quelle für erneuerbare Energie gesammelt. Zu den Hemmnissen für die schnellere Verbreitung zählen vor allem die hohen Investitionskosten. Und noch etwas müssen Betreiber von Geothermie-Anlagen beachten. Der verlässliche Betrieb der Kraftwerke hängt maßgeblich von einer Anlagenkomponente ab: der Pumpe.

 

Pumpen bringen die Energie zum Verbraucher

Eine Unterwasserpumpe (auch Tauchmotorpumpe genannt ) kommt in der Tiefengeothermie zum Einsatz, um das Thermalwasser an die Oberfläche zu fördern. Damit diese Technik funktioniert, muss die Pumpe unterhalb der Wasserspiegelabsenkung installiert werden – das bedeutet meist: mehrere hundert Meter unter der Erde. Um diese Förderhöhen zu überwinden, haben Förderpumpen in Geothermiekraftwerken oft Leistungen von über 1.000 Kilowatt.

Die Pumpen sind damit zwar die größten Energieverbraucher des Kraftwerks, gleichzeitig aber auch die „Enabler“ der Geothermie. Und zumindest bislang sind sie außerdem die anfälligsten Teile des Kraftwerks. Fällt die Tauchpumpe eines Geothermiekraftwerks aus, kann das für den Betreiber schnell sehr teuer werden: Schließlich muss die Pumpe zur Wartung an die Oberfläche befördert werden. Das allein kostet viel Geld. Hinzu kommt im Falle eines Austauschs der Preis für eine neue Pumpe, der sich je nach Leistung auf bis zu eine Million Euro belaufen kann. Und schließlich muss die zugesagte Menge an Wärme- und elektrischer Energie auch während der Wartung geliefert werden.

Solche Erfahrungen musste vor kurzem auch der Betreiber der Geothermie-Anlage in Holzkirchen machen. Im oberbayerischen Landkreis Miesbach wurde 2018 ein Kraftwerk in Betrieb genommen, das die Wärme aus der Erde nutzt. Im Oktober 2020 wurde zum wiederholten Mal ein Austausch der Pumpe fällig. Den Betreiber kostet das nach eigenen Schätzungen etwa 15.000 Euro pro Tag.

 

Der Pumpentyp muss zum Einsatz passen

Dass Pumpen ausfallen, ist je nach Einsatzbedingung keine Seltenheit. Bei der Nutzung in Geothermiekraftwerken kommt erschwerend hinzu, dass bislang vor allem Pumpen zum Einsatz kommen, die für die Öl- und Gasindustrie entwickelt wurden. Auf die spezifischen Anforderungen der Geothermie sind sie somit nicht ausgelegt.

Für Anwender in etablierten Branchen gilt, dass es für praktisch jeden Einsatz eine Vielzahl an Pumpen gibt, die speziell auf die jeweiligen Betriebsbedingungen hin entwickelten wurden. Sie liefern hohe Standzeiten, niedrige Wartungskosten und bestmögliche Zuverlässigkeit.

In Branchen wie der chemischen Industrie, der Wasseraufbereitung oder in der Lebensmittelherstellung werden Pumpen zwar nicht in Tiefen von mehreren hundert Metern betrieben. Dennoch sind sie oft schwer zugänglich. Deshalb macht es sich für Betreiber bezahlt, dass Konzepte zur kontinuierlichen, automatischen Wartung immer ausgefeilter werden. Hierbei hilft auch die Digitalisierung: Mit entsprechenden Messsystemen ausgestattet, können moderne Pumpen sich heute selbst überwachen. Ein überraschender Ausfall, wie er in Geothermiekraftwerken noch vorkommt, ist somit praktisch ausgeschlossen: Sensoren, die laufend die Akustik der Pumpe auf Anomalien untersuchen, können etwa frühzeitig Alarm schlagen und auf diese Weise auf einen drohenden Lagerschaden oder Kavitation hinweisen.

 

Beratung mit Know-how führt zur passenden Pumpe

Unabhängig von der zugrundeliegenden Pumpentechnologie: Hersteller innovativer Aggregate zur Fluidförderung unterstützen Betreiber mit umfangreichen Wartungs- und Instandhaltungskonzepten dabei, die Standzeit ihrer Pumpen so hoch wie möglich zu halten und die Produktion somit vor teuren Ausfällen zu schützen. Um angesichts des schier unüberschaubaren Angebots den Überblick zu behalten, kann es sich für Betreiber lohnen, sich bei der Auswahl auf herstellerübergreifende Plattformen zu stützen.

Der PUMPselector der Star Pump Alliance bietet einen herstellerübergreifenden Überblick über die Aggregate von insgesamt zehn Mitgliedsunternehmen. Mit Hilfe einiger zentraler Angaben zum geförderten Medium und zur gewünschten Leistung ermittelt das Tool Pumpen, die perfekt zu den Anforderungen passen. Denn egal, ob unterirdisch im Geothermiekraftwerk oder oberirdisch in Anlagen der produzierenden Industrie: Ungeplante Ausfälle sind immer ärgerlich und kostenintensiv. Wer sie vermeidet, steigert seine Effizienz und seinen Erfolg – und legt damit die beste Grundlage, um dauerhaft wirtschaftlich zu agieren.
 

Geothermiekraftwerk in Island betrieben durch Erdwärme
Das Freibad „Blaue Lagune“ auf Island wird vollständig mit Geothermie beheizt.
Bild: Sam Bark, Unspash

Seite teilen