Durch eine detaillierte Analyse der Funktionsprinzipien aktueller Geothermieanlagen weisen Wissenschaftler auf ein enormes, weitgehend unerschlossenes Potenzial hin, das den wachsenden Energiebedarf einer Welt decken könnte.
Trotz der Hoffnung, dass Geothermie die globale Energieversorgung grundlegend verändern wird, warnen Forscher jedoch vor einer weiterhin bestehenden Wissenslücke, die den effektiven Einsatz dieser reichhaltigen, aber weitgehend ungenutzten Energiequelle behindert.
Die optimistische Perspektive wird in dem neuen Buch „ Geothermal Systems in the Energy Transition Era“ hervorgehoben , das detaillierte Analysen von Geothermiekraftwerken, Absorptionskältemaschinen und Wärmepumpen bietet.
Das Buch beleuchtet den Einsatz von Geothermie-Wärmepumpen in Wohngebäuden, Gewerbebetrieben und der Landwirtschaft sowie die Fortschritte und Herausforderungen bei der geothermischen Süßwassergewinnung.
Die Autoren gehen auf die Perspektiven der Trockengesteins-Geothermie ein und untersuchen und diskutieren die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens zur Modellierung und Optimierung von Geothermieanlagen.
Die Erkenntnisse der Autoren positionieren Geothermie als Eckpfeiler der globalen Energiezukunft und nicht nur als ergänzende Energiequelle. Bei vollständiger Nutzung könnte sie bis 2050 mindestens 15 % des weltweiten Strombedarfs decken.
Innovation, Design und Leistung:
Auf die wichtigsten Kernaussagen des Buches angesprochen, betonte der Hauptautor, Mamdouh Assad, Professor für Thermodynamik und Energiesysteme an der Universität Sharjah, die zentrale Rolle von Energiesystemen und -analysen. „Sie dienen dazu, die optimale Leistung von Geothermieanlagen zu ermitteln“, sagte er.
Professor Assad erklärte, dass die 13 Kapitel des Buches detaillierte mathematische Formulierungen aller Arten von Geothermiekraftwerken, Wärmepumpen und Absorptionskältemaschinen enthalten. „Wir vermitteln Studierenden und Fachleuten aus der Industrie ein umfassendes Verständnis dieses dynamischen Feldes und seiner bedeutenden Auswirkungen.“
Der Hauptbeitrag des Buches liegt in den zahlreichen vorgestellten Designkonzepten für Geothermieanlagen. Diese Konzepte basieren auf fundierten Kenntnissen der Thermodynamik und Wärmeübertragung und umfassen unter anderem „Materialien zu Absorptionskältemaschinen und Wärmepumpen, die mit Geothermie betrieben werden“.
Die Autoren räumen zudem ein, dass weiterhin Wissenslücken hinsichtlich des vollen Potenzials thermischer Energiesysteme zur Umstellung der weltweiten Stromversorgung auf sauberere Alternativen bestehen.
„Dies ist teilweise auf die begrenzte Anzahl akademischer Studiengänge im Bereich erneuerbare Energien mit Bezug zur Geothermie und den relativ neuen Charakter vieler geothermischer Technologien zurückzuführen, was zu einem Mangel an Fachkräften führt“, so die Autoren.
Das Buch will diese Lücke schließen, indem es „ein umfassendes Verständnis des Potenzials und der Herausforderungen dieses sich entwickelnden Feldes“ bietet. Es reagiert direkt auf die Schwierigkeit, mit der Studierende, Forschende und Ingenieure konfrontiert sind, geeignete Ressourcen zu finden, die die wichtigsten Technologien der Geothermie zusammenfassen.
Die von den Autoren angeführten Statistiken belegen ein exponentielles Wachstum beim Einsatz von Geothermie als nachhaltige und erneuerbare Energiequelle. Sie zeigen, dass der weltweite Verbrauch von etwa 20.000 GWh im Jahr 1980 auf über 1 Million GWh im Jahr 2023 gestiegen ist.
Ein Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2024 unterstreicht diese Dynamik zusätzlich und stellt fest, dass kontinuierliche technologische Innovationen und Kostensenkungen beim Bau von Wärmeanlagen den Anteil der Geothermie am weltweiten Stromverbrauch voraussichtlich auf bis zu 15 % steigern werden.Dieser Ausbau würde den weltweiten Einsatz von bis zu 800 GW Geothermiekapazität erfordern – das entspricht in etwa dem kombinierten Stromverbrauch von Indien und den Vereinigten Staaten, so der Bericht.Die Autoren plädieren zudem für die Integration der verschiedenen Geothermiesysteme, die derzeit zur thermischen Stromerzeugung genutzt werden. Sie verweisen insbesondere auf thermodynamische Analysen aller Arten von Geothermiekraftwerken, geothermischen Wärmepumpen für Kühlung und Heizung sowie auf Absorptionskältemaschinen mit Wasser-Lithiumbromid-Technologie.Mohammad Nazari, Professor für Erneuerbare Energien und Umwelttechnik an der Universität Teheran, argumentiert, dass ein verstärkter Einsatz maschineller Lernverfahren die Rechenkosten deutlich senken und Zeit sparen könnte.„Mithilfe dieser Methoden“, so Prof. Nazari, der Mitautor der Studie, „wird es möglich, verschiedene Geothermietechnologien und -systeme, beispielsweise Wärmepumpen und Kraftwerke, präzise zu modellieren. Darüber hinaus wäre das entwickelte Modell, basierend auf diesen Ansätzen, zur Optimierung dieser Systeme anwendbar.“
https://www.sciencedirect.com/science/chapter/
Entdecke mehr von LabNews
Melde dich für ein Abonnement an, um die neuesten Beiträge per E-Mail zu erhalten.
