Die Sicherstellung einer stabilen Energieversorgung sowie die Reduzierung der Abhängigkeit von importierten Rohstoffen sind zentrale Herausforderungen für die moderne Energieversorgung. Eine innovative Lösung könnte in der gleichzeitigen Gewinnung von Wärme und Lithium aus geothermischen Quellen liegen, wie es Forschende des Fraunhofer-Instituts für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (IEG) in ihrer neuesten Studie untersuchen. Diese Methode verspricht nicht nur eine kosteneffiziente Wärmeversorgung, sondern auch eine regionale Wertschöpfung durch die Bereitstellung von Lithium, einem essentiellen Rohstoff für die Batterieproduktion.
Geothermie hat das Potenzial, zwei grundlegende Bedürfnisse der Energieversorgung zu erfüllen: die Bereitstellung von nachhaltig nutzbarer Wärme und die Sicherstellung einer heimischen Quelle für strategische Rohstoffe. In ihrer Studie, die im Fachmagazin „Geothermics“ veröffentlicht wurde, erläutern die Forscher, wie diese beiden Aspekte miteinander kombiniert werden können. Dr. Katharina Alms, eine der Hauptautorinnen der Studie, betont: „Wir möchten die Geothermie noch wertvoller machen, indem sie nicht nur saubere Wärme, sondern auch wichtige Rohstoffe wie Lithium bereitstellt.“
Im norddeutschen Becken zirkulieren heiße, salzhaltige Wässer, die signifikante Mengen von Lithium enthalten. Schätzungen zufolge könnten die geologischen Formationen in dieser Region bis zu 26,5 Millionen Tonnen Lithiummetall beherbergen, was einer enormen Menge an Lithiumcarbonat entspricht. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Lithium, die zunehmend in der Elektromobilität und Energiespeicherung benötigt wird, könnte die heimische Gewinnung dieses Rohstoffs die Abhängigkeit von Importen verringern und die Sicherheit der Rohstoffversorgung erhöhen.
Um die duale Nutzung der Geothermie zu realisieren, wird heißes Wasser aus mehreren tausend Metern Tiefe gefördert. An der Oberfläche erfolgt die Abgabe der Wärme an Fernwärmenetze oder industrielle Anwendungen. Gleichzeitig wird das Wasser durch spezielle Anlagen geleitet, die Lithium herausfiltern, bevor es wieder in den Untergrund zurückgeführt wird. Diese Methodik erfordert jedoch eine präzise Planung und technische Expertise, um die Effizienz der Rohstoff- und Wärmegewinnung zu maximieren.
Die Wirtschaftlichkeit der Geothermie wird durch die gleichzeitige Lithiumproduktion erheblich gesteigert. Mit zusätzlichen Einnahmen aus der Rohstoffverwertung können die hohen Anfangsinvestitionen für Bohrungen und Anlagen schneller amortisiert werden. Dies eröffnet neue Chancen für Betreiber von Geothermieanlagen sowie für die lokale Industrie. Zudem entstehen neue Wertschöpfungsketten, die die wirtschaftliche Resilienz der Region stärken.
Allerdings stehen der Umsetzung dieser innovativen Ansätze einige Herausforderungen gegenüber. Die Technologie zur Lithiumgewinnung ist zwar erprobt, jedoch noch nicht in vollem Umfang für den industriellen Einsatz verfügbar. Erste Pilotprojekte weltweit zeigen, dass die Kombination von Wärme- und Lithiumproduktion machbar ist, doch großtechnische Anlagen sind noch in der Entwicklungsphase. Fünf Schlüsselfaktoren müssen für eine erfolgreiche heimische Lithiumproduktion zusammenkommen:
1. Rohstoffverfügbarkeit: Es muss ausreichend Lithium im Tiefenwasser vorhanden sein, das langfristig gefördert werden kann.
2. Förderrate: Das Tiefenwasser muss mit einer ausreichenden Förderrate an die Oberfläche gebracht werden können.
3. Technische Effizienz: Die Technologien zur Wärme- und Rohstoffgewinnung müssen sich gegenseitig ergänzen und effizient zusammenarbeiten.
4. Materialbeständigkeit: Die eingesetzten Werkzeuge und Materialien müssen den extremen Bedingungen im Untergrund standhalten.
5. Gesellschaftliche Akzeptanz und Umweltverträglichkeit: Die Projekte müssen umweltfreundlich sein und sollen die Zustimmung der Bevölkerung finden.
Dr. Alms hebt hervor, dass der Erfolg der heimischen Lithiumproduktion von einer synergistischen Beziehung zwischen Geologie, Technik und gesellschaftlicher Akzeptanz abhängt. Geothermie kann somit nicht nur als Wärmequelle, sondern auch als strategische Rohstoffquelle fungieren und stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigen und resilienten Energieversorgung dar.
Die Studie, die von einem interdisziplinären Team aus verschiedenen Forschungsinstituten durchgeführt wurde, zeigt vielversprechende Perspektiven für die Zukunft der Geothermie in Deutschland und könnte einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.
