Fallstudie
The Potential for Superhot Rock Energy in Europe
Was wäre, wenn es eine allgegenwärtige, immer verfügbare erneuerbare Energiequelle gäbe, die das Potenzial hätte, die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen zu ersetzen und einen Großteil des künftigen Energiebedarfs der Welt zu decken? Was wäre, wenn diese Energiequelle eine stabile Energieversorgung ohne Probleme mit der Variabilität bieten könnte? Was wäre, wenn sie einen geringen Flächenbedarf hätte und weltweit verfügbar wäre, so dass weniger Energie importiert werden müsste?
Diese Energiequelle ist möglich. Sie heißt superheiße Felsenergie.
Die Kraft der geothermischen Energie aus superheißem Gestein
Superheiße Gesteinsenergie ist eine neu entstehende Energiequelle, die riesige Vorräte an erneuerbarer Energie nutzbar macht, indem Wasser tief in heißes unterirdisches Gestein gepumpt wird, wo es sich auf natürliche Weise erhitzt und dann als Dampf an die Oberfläche zurückkehrt. Dieser Dampf könnte zur Erzeugung von kohlenstofffreiem Strom, sauberem Wasserstoff und anderen energieintensiven Produkten genutzt werden.
Herkömmliche geothermische Systeme, die heute in Betrieb sind, funktionieren nur in Regionen, in denen natürlich heißes Wasser nahe der Erdoberfläche vorhanden ist. Im Gegensatz dazu würden superheiße Felsenergiesysteme tiefer in die Erde reichen und keine unterirdischen Wasserquellen benötigen, so dass sie auf der ganzen Welt einsetzbar wären. Mit entsprechenden Investitionen zur Überwindung der technologischen Hürden könnte die Energie aus superheißem Gestein einen kommerziellen Maßstab erreichen. Wenn dies gelingt, könnte superheiße Gesteinsenergie in großem Maßstab sauberen Strom liefern, ohne das Importrisiko und den Landnutzungs-Fußabdruck anderer Energiequellen.
Abbildung 1: Animation eines Energiesystems aus superheißem Gestein
Superhot rock energy’s enormous potential in Europe
First-of-a-kind modeling from Clean Air Task Force and the University of Twente estimated superhot rock energy potential around the world. This modeling represents preliminary estimates of superhot rock potential, rather than confirmed resources. Nevertheless, it suggests that Europe is well endowed with superhot rock resources, as illustrated in our global map.i
CATF’s model finds superhot rock energy potential across about 9% of Europe’s land area — amounting to nearly 900 thousand square kilometers — at depths below 12.5 km. With a concerted focus on deep drilling research and technology innovation, Europe should be able to access superhot rock across the continent.
Just 1% of Europe’s superhot rock resource has the potential to provide 2.1 terawatts of energy capacity, which could generate nearly 18,000 terawatt-hours (TWh) of electricity. Though these numbers are only preliminary, their scale is enormous. To provide perspective, the city of Berlin consumed 12.5 TWh in 2022, so Europe’s superhot rock energy resource capacity could theoretically satisfy the annual electricity demands of over 1,400 additional cities equivalent to Berlin.
Energy demand in Europe
Europe’s electricity demand is projected to rise over the coming decades. European countries will also need to adopt more energy-intensive technologies to adapt to rising temperatures and extended droughts – Europe is the fastest-warming continent in the world – while shifting their energy sectors away from fossil fuels.
If fully deployed and utilized, Europe’s superhot rock resource potential could help meet the region’s energy demand, and might even produce additional electricity that could be exported in the form of high-electricity consuming products or zero-carbon fuels.
Figure 2: The total capacity potential of superhot rock energy if fully developed across countries with available heat in Europe
Vorteile für Umwelt und Gesundheit
The combined Nationally Determined Contributions (NDCs) under the Paris Agreement for all European countries that have significant superhot rock energy resourcesii aim to reduce emissions by almost 700 megatonnes of CO2eq annually by 2030. Additionally, numerous countries in the region have adopted zero-carbon or climate neutrality goals.iii Europe’s superhot rock energy endowment could replace fossil-based energy sources and their associated carbon emissions. While it is improbable that superhot rock energy will reach commercial scale in time to support 2030 climate goals, it does have the potential to enable low-carbon energy development over time. Superhot rock energy would also provide air quality and health benefits by reducing nitrogen oxides, sulfur dioxide, particulate matter, and other toxic pollutants associated with the combustion of fossil fuels. And excess superhot rock energy could help Europe produce zero-carbon fuels for decarbonizing industrial and transportation sectors.
Leveraging subsurface knowledge
Europe is renowned for its subsurface expertise and is well-poised to champion superhot rock European laboratories are leading research in many of the technical areas needed to develop superhot rock energy. And many of the electricians, mechanics, geoscientists, and more currently working in Europe’s oil and gas sector could find similar employment in the superhot rock industry, enabling a zero-carbon employment pathway. Meanwhile, an intensive drilling and resource development program by well-funded consortia from around the continent could provide the knowledge and innovation needed to develop and rapidly commercialize superhot rock energy.
Ermöglichung eines zuverlässigen und effizienten Netzes
Superhot rock energy is available around the clock, rain or shine. An electricity system without this type of firm power requires building excess generation and transmission capacity to ensure there is always enough to meet demand. For example, a recent study of California found that an energy system that includes clean firm power would require one-third the new transmission compared to one without these resources. Finally, the 24/7 production profile of superhot rock energy makes better use of existing grid infrastructure by operating reliably and consistently, reducing reliance on demand-side shifting and expensive backup generation.
Effiziente Flächennutzung
Superhot rock energy is expected to be an extremely energy-dense resource, so its land requirements will be exceptionally low. Producing 1 GW of superhot rock energy is estimated to require roughly 12 km2 of land, compared to approximately 160 km2 of land for natural gas, 180 km2 for solar, 520 km2 for offshore wind, and 14,000 km2 for biomass.iv
Was wird das kosten?
Vorläufigen Modellierungen zufolge könnte Strom aus ausgereiften superheißen Gesteinsressourcen mit konventionellen Energiequellen konkurrieren, und zwar zu einem Preis, der im weltweiten Durchschnitt bei 25-40 US-Dollar pro MWh liegt.v Die anfänglichen Kosten werden bei Projekten, die zum ersten Mal durchgeführt werden, höher sein, dürften aber nach und nach sinken, so wie die Kosten für unkonventionelle Schiefergas-, Solar- und Windkraftprojekte nach der Kommerzialisierung gesunken sind.
Figure 3: Illustrative graph shows how electricity produced from superhot rock is expected to be competitive for Nth-of-a-kind plants (NOAK) based on estimated levelized cost of electricity after full commercialization
Mit der richtigen Finanzierung und politischer Unterstützung könnte die Energie aus superheißem Gestein ihr volles Potenzial entfalten: die Erzeugung von erneuerbarer Energie in Hülle und Fülle auf der ganzen Welt.
Um mehr über die politischen und technologischen Innovationen zu erfahren, die erforderlich sind, um das revolutionäre Potenzial der superheißen Gesteinsenergie zu nutzen, besuchen Sie unsere Website. Weitere Ergebnisse der Heat-Mapping-Forschung von CATFfinden Sie hier. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an [email protected].
Endnoten
i. Methodik in Kürze
ii. Austria, the Azores, Bulgaria, Croatia, France, Germany, Greece, Greenland, Hungary, Iceland, Italy, Serbia, Spain, Svalbard, Switzerland, and the United Kingdom
iii. Iceland, Switzerland, Turkey, the United Kingdom, and the European Union
iv. Land use estimates for superhot rock energy from LucidCatalyst and Hotrock Research Organization. (2023). A Preliminary Techno-Economic Model of Superhot Rock Energy. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Land use estimates for all other energy sources from Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). “Land-use intensity of electricity production and tomorrow’s energy landscape.” PLoS ONE 17(7): e0270155. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270155
v. Die Kostenszenarien wurden mit dem techno-ökonomischen Modell SHR von CATFentwickelt (Herter, 2023). Es ist wichtig zu verstehen, dass Wasserrisiken oder -beschränkungen nicht berücksichtigt wurden. Darüber hinausgeht der LCOE-Bericht von technischen Innovationen bei Tiefbohrungen, der Schaffung von Reservoiren, dem Bau von Bohrlöchern und Bohrlochwerkzeugen aus, die für die kommerzielle Entwicklung eines geothermischen Superhot-Rock-Projekts erforderlich sind. Diese Kostenschätzungen stellen nicht die wahrscheinlichen Kosten fürerstmaligeSuperhot-Rock-Anlagendar. Vielmehr schätztder Bericht die Kosten für N-teAnlagen. Außerdem berücksichtigt der Bericht die in den Vereinigten Staaten vorhandenen Betriebsabläufe und Kenntnisse . Die Zahlen wurden nicht um regionale Kostenverzerrungen bereinigt.
Zukünftiger Zustand von superheißem Gestein:
Die wichtigsten Schritte zum Erfolg
Private und öffentliche Investitionen
Investment from both private and public sources is needed to help superhot rock energy reach its full potential. It will require resources of governments, geothermal industry, academic institutions, oil and gas industry, and technology companies.
Staatliche Investitionen
Early government investments can jumpstart the process of commercialization by providing drilling campaign incentives, funding early-stage R&D to “de-risk” superhot rock in the public and private sector, funding pilot projects, and enhancing cooperation among international projects.
Regulatorische
Regelung
New policies are needed to ensure that superhot rock energy development is both safe and efficient. Institutional frameworks are also required to provide the resources needed for development and scalability at a global level.
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