Fallstudie
Das Potenzial für superheiße Gesteine im Nahen Osten und in Nordafrika
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
Das enorme Potenzial der superheißen Gesteinsenergie im Nahen Osten und in Nordafrika
Erstmalige Modellierung von Clean Air Task Force und der Universität Twente in den Niederlanden schätzt das Energiepotenzial von superheißem Gestein auf der ganzen Welt. Bei dieser Modellierung handelt es sich um vorläufige Schätzungen des Potenzials von superheißem Gestein und nicht um bestätigte Ressourcen. Dennoch deutet es darauf hin, dass die MENA-Region über ein großes Potenzial an superheißen Gesteinsvorkommen verfügt, wie die globale Karte zeigt.i
CATFDas Modell von MENA zeigt, dass bis zu 50 % der Landfläche von MENA - das sind mehr als 2,5 Millionen Quadratkilometer - in Tiefen unter 12,5 km über heißes Gestein verfügen. Mit einer konzertierten Konzentration auf Tiefbohrforschung und technologische Innovation sollte die MENA-Region in der Lage sein, fast überall Zugang zu superheißem Gestein zu erhalten.
Nur 1 % der superheißen Gesteinsressourcen des Nahen Ostens und Nordafrikas hat das Potenzial, eine Energiekapazität von 7,2 Terawatt bereitzustellen, mit der fast 60.000 Terawattstunden (TWh) Strom erzeugt werden könnten. Obwohl diese Zahlen nur vorläufig sind, ist ihr Umfang enorm. Zur Veranschaulichung: Die Stadt Dubai verbrauchte im Jahr 2022 53,1 TWh, so dass die Kapazität der superheißen Gesteinsvorkommen in der MENA-Region theoretisch den jährlichen Strombedarf von mehr als 1.200 zusätzlichen Städten, die Dubai entsprechen, decken könnte.
Energienachfrage in MENA
Der Energiebedarf des Nahen Ostens und Nordafrikas wird in den kommenden Jahrzehnten aufgrund einer wachsenden Bevölkerung, eines höheren Pro-Kopf-Energieverbrauchs und der Elektrifizierung weiterer Wirtschaftssektoren voraussichtlich steigen. Die Länder in MENA werden auch energieintensivere Technologien einsetzen müssen, um sich an steigende Temperaturen und längere Dürreperioden anzupassen und gleichzeitig ihre Energiesektoren von fossilen Brennstoffen weg zu verlagern.
Das Kapazitätspotenzial an superheißen Gesteinen in der MENA-Region übersteigt den Bedarf an kohlenstofffreien Kapazitäten in der Region erheblich. Wenn das Potenzial an superheißen Gesteinen in der MENA-Region voll ausgeschöpft und genutzt wird, könnte es den Energiebedarf der Region vollständig decken, wobei Tausende von Terawattstunden an Erzeugungspotenzial verbleiben, die in Form von Produkten mit hohem Stromverbrauch oder CO2-freie kraftstoffe exportiert werden könnten.
Abbildung 2: Das Gesamtkapazitätspotenzial der Energie aus superheißem Gestein bei vollständiger Erschließung in den Ländern mit verfügbarer Wärme in MENA
Nutzung von Fachwissen über den Untergrund
Die MENA-Region ist bekannt für ihr Know-how und ihre Infrastruktur im Untergrund. Um nur ein Beispiel zu nennen: Die Saudi Arabian Oil Group (ARAMCO) ist mit über 70.000 Mitarbeitern das größte Öl- und Gasunternehmen der Welt.¹¹ ARAMCO und andere Öl- und Gaskonzerne in der Region sind gut aufgestellt, um Superhot Rock im In- und Ausland zu fördern. Sie verfügen über umfassendes Fachwissen in vielen technischen Bereichen, die für eine rasche Nutzung von Superhot-Rock-Energie erforderlich sind, und über eine Flotte internationaler Anlagen, wie Bohranlagen und Vertragspartner, die dies in globalem Maßstab ermöglichen könnten. Ein intensives Bohr- und Ressourcenerschließungsprogramm durch gut finanzierte Konsortien, an denen Akteure der Öl- und Gasindustrie in ganz MENA beteiligt sind, könnte beispielsweise das Wissen und die Innovation liefern, die für die Entwicklung und rasche Kommerzialisierung der superheißen Gesteinsenergie erforderlich sind.
Vorteile für Umwelt und Gesundheit
Die kombinierten national festgelegten Beiträge (NDCs) im Rahmen des Pariser Abkommens für alle Länder des Nahen Ostens und Nordafrikas, die über bedeutende Supergesteins-Energieressourcenii verfügen , zielen darauf ab, die Emissionen bis 2030 um fast 500 Megatonnen CO2eq jährlich zu reduzieren. Darüber hinaus haben sich zahlreiche Länder in der Region kohlenstofffreie oder klimaneutrale Ziele gesetzt.iii Die superheißen Gesteinsvorkommen der MENA-Region könnten fossile Energiequellen und die damit verbundenen Kohlenstoffemissionen ersetzen. Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass die Energie aus superheißem Gestein rechtzeitig den kommerziellen Maßstab erreicht, um die Klimaziele für 2030 zu erreichen, so hat sie doch das Potenzial, im Laufe der Zeit eine kohlenstoffarme Energieentwicklung zu ermöglichen. Die Energie aus superheißem Gestein würde auch der Luftqualität und der Gesundheit zugute kommen, da Stickoxide, Schwefeldioxid, Feinstaub und andere giftige Schadstoffe, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, reduziert werden. Und überschüssige Energie aus superheißem Gestein könnte MENA dabei helfen, CO2-freie kraftstoffe für die Dekarbonisierung des Industrie- und Transportsektors zu produzieren.
Entsalzungspotenzial
Die Entsalzung leistet einen wichtigen Beitrag zur Wasserversorgung in MENA. Im Königreich Saudi-Arabien zum Beispiel werden etwa 70 % des Trinkwassers durch Entsalzung gewonnen. Das Königreich produziert jedes Jahr über 2 Milliarden Kubikmeter entsalztes Meerwasser, wofür etwa 6,64 TWh Strom verbraucht werden, die von 25 % der gesamten inländischen Öl- und Gasproduktion des Landes erzeugt werden. Es wird erwartet, dass der Anteil von Öl und Gas, der für die Entsalzung von Meerwasser verwendet wird, bis 2030 auf 50 % steigen wird.Wenn das Potenzial der superheißen Gesteinsenergie in Saudi-Arabien voll ausgeschöpft wird, könnte genug Strom erzeugt werden, um den gesamten jährlichen Strombedarf des Königreichs zu decken, einschließlich des erwarteten Anstiegs der Nachfrage nach Meerwasserentsalzung, wobei mehr als 16.000 TWh für neue Entsalzungsanlagen oder andere Verwendungszwecke verbleiben. Ähnliche Ergebnisse würden auch in anderen Ländern des Nahen Ostens und Nordafrikas erzielt, die jetzt oder in Zukunft einen erheblichen Entsalzungsbedarf haben.
Effiziente Flächennutzung
Es wird davon ausgegangen, dass die Energie aus superheißem Gestein eine extrem energiereiche Ressource ist, so dass der Flächenbedarf außergewöhnlich gering sein wird. Für die Erzeugung von 1 GW superheißer Gesteinsenergie werden schätzungsweise etwa 12 km2 Land benötigt, verglichen mit etwa 160 km2 Land für Erdgas, 180 km2 für Solarenergie, 520 km2 für Offshore-Windkraft und 14.000 km2 für Biomasse.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.
Abbildung 3: Illustratives Diagramm, das zeigt, wie Strom aus superheißem Gestein für Nth-of-a-kind-Kraftwerke (NOAK) auf der Grundlage der geschätzten Stromgestehungskosten nach der vollständigen Kommerzialisierung voraussichtlich wettbewerbsfähig sein wird
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. Algerien, Ägypten, Iran, Irak, Jordanien, Libyen, Marokko, Oman, Saudi-Arabien, Syrien und Jemen
iii. Jordanien, Marokko, Oman, und Saudi-Arabien
iv. Schätzungen der Landnutzung für superheiße Gesteinsenergie von LucidCatalyst und Hotrock Forschungsorganisation. (2023). Ein vorläufiges technisch-wirtschaftliches Modell für die Energiegewinnung aus überhitztem Gestein. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Schätzungen der Landnutzung für alle anderen Energiequellen aus Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). "Landnutzungsintensität der Stromerzeugung und die Energielandschaft von morgen". 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
Damit die Energie aus superheißem Gestein ihr volles Potenzial entfalten kann, sind Investitionen sowohl aus privaten als auch aus öffentlichen Quellen erforderlich. Es werden Ressourcen von Regierungen, der geothermischen Industrie, akademischen Einrichtungen, der Öl- und Gasindustrie und Technologieunternehmen benötigt.
Staatliche Investitionen
Frühe staatliche Investitionen können den Prozess der Kommerzialisierung beschleunigen, indem sie Anreize für Bohrkampagnen bieten, Forschung und Entwicklung in der Frühphase finanzieren, um das Risiko für superheißes Gestein im öffentlichen und privaten Sektor zu verringern, Pilotprojekte finanzieren und die Zusammenarbeit zwischen internationalen Projekten fördern.
Regulatorische
Regelung
Es bedarf neuer politischer Maßnahmen, um sicherzustellen, dass die Entwicklung von Energie aus superheißen Gesteinen sowohl sicher als auch effizient ist. Auch institutionelle Rahmenbedingungen sind erforderlich, um die für die Entwicklung und Skalierbarkeit auf globaler Ebene erforderlichen Ressourcen bereitzustellen.
Möchten Sie mehr erfahren?
Tauchen Sie tiefer in superheißen Rock ein
Erfahren Sie mehr über die Funktionsweise des Superhot-Rock-Verfahrens und erkunden Sie die potenziellen Vorteile, die diese Energiequelle bietet.
