• Geothermie bezeichnet die Wärmeenergie, die unterhalb der festen Erdoberfläche gespeichert ist.
• Energie aus Geothermie kann zum Heizen, Kühlen und zur Erzeugung von Strom genutzt werden.

• Der Begriff der „Geothermie“ ist ein Oberbegriff und bezeichnet sowohl die Oberflächennahe als auch die Tiefengeothermie. Der zentrale Unterschied liegt in der Tiefe der Bohrung.
• Während Oberflächennahe Geothermie Erdwärme aus bis zu 400 Metern Tiefe nutzt, wird bei tiefengeothermischen Projekten bis zu mehreren Kilometer unter die Erdoberfläche gebohrt. Mit zunehmender Tiefe der Bohrungen steigt die Temperatur des Thermalwassers.
• Im Ergebnis kann dadurch Erdwärme aus Tiefengeothermie ganze Stadtviertel mit grüner Wärme oder Strom versorgen, wohingegen die Wärme aus Oberflächennaher Geothermie lediglich einzelne Ein- und Mehrfamilienhäuser beheizen kann.
• Vulcan nutzt für seine Projekte Tiefengeothermie, da für die Entnahme des lithiumreichen Thermalwassers Bohrungen von bis zu 4 km unter die Erde nötig sind und der Energiegewinn dadurch größer ausfällt.

Die Tiefengeothermie in Deutschland hat das Potenzial, über ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs zu decken (Quelle Fraunhofer 2022: Link).

Vorteile der Tiefengeothermie: 

• Klimafreundlichkeit: Bei der Umwandelung von Erdwärme in Strom oder Wärme wird wesentlich weniger CO2 erzeugt als bei der Energiegewinnung aus Kohle und anderen fossilen Brennstoffen.
• Unbegrenzter Vorrat: Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern ist Erdwärme unerschöpflich vorhanden.
• Konstanz:  Erdwärme ist grundlastfähig und damit jederzeit verfügbar. Andere Erneuerbaren Energiequellen hingegen sind tages- oder wetterabhängig. Wenn mehrere Geothermiekraftwerke zusammengeschlossen sind, können auch Wartungszeiträume ohne Probleme überbrückt werden.
• Hohe Effizienz:  Bei der Wärmeproduktion mit Geothermie geht kaum Wärmeenergie verloren.
• Geringer Platzverbrauch: Im Vergleich zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen sind Erdwärme-Anschlussstationen in Haushalten deutlich kleiner. Auch der Flächenverbrauch von Anlagen ist wesentlich geringer als bei anderen erneuerbaren Energien.
• Vielseitigkeit: Neben Wärme kann durch Geothermie auch Strom und Kälte erzeugt werden.
• Lebensdauer: Geothermie-Anlagen haben eine hohe Lebensdauer von mindestens 50 Jahren, neue Anlagen noch deutlich höher.

Nachteile der Tiefengeothermie: 

• Kostenintensität: Der Bau einer neuen Geothermie-Anlage ist mit hohen Kosten verbunden.
• Lokal begrenzte Nutzbarkeit: Nur wenige Regionen in Deutschland weisen die nötigen Voraussetzungen für die Nutzung von Geothermie auf.
• Hoher Aufwand: Oft sind aufwendige Vorarbeiten wie tiefe Erdwärmebohrungen erforderlich, um das benötigte Temperaturniveau in tieferen Erdschichten zu finden.

• Eine Redundanz kann auf mehreren Wegen erreicht werden
  • Mobile Heizkraftwerke zur Überbrückung von geplanten Abschaltungen oder ungeplanten Ausfällen des Kraftwerkes
  • Zusammenschließung mehrerer Standorte, keine Ausfallzeiten während Wartungen oder Ausfällen einzelner Kraftwerke
• Priorisiert ist die Wärmelieferung, auch Kälte und Strom möglich. Wie viel wovon hängt von der Fernwärmeabnahmemenge vor Ort und anderen Faktoren ab.

Das Besondere am Oberrheingraben ist, dass es sich um eine Bruchstruktur handelt.

• Grabenbruch, Füllung mit Sediment
• Gebiete außerhalb wurden nach oben gedrückt
• Unterschiede in Gesteinsschichten -und tiefen

Für Geothermie Projekte bringt dies mehrere Vorteile:

• Einfache Erschließung des Zielreservoirs durch die zur natürlichen Bruchstruktur gehörenden sogenannten Störungszonen.
• Durch die Temperaturen des Thermalwassers zwischen 170° bis 200° wird eine hohe Wärmeabgabe vor der Lithiumextraktion ermöglicht und die Umwandlung von Wärme zu beispielsweise Strom kann mit Wasserdampf als Arbeitsmittel erfolgen.
• Die hohen Untergrundtemperaturen ermöglichen außerdem die Nutzung der Energie, um den Gewinnungsprozess CO2-neutral durchzuführen.
• Das Thermalwasser weist eine hohe Lithiumkonzentration von 180 mg/l auf.
• Mögliche Förderraten sind wegen der guten Gebirgsdurchlässigkeit besonders hoch.
• Ein hoher Salzgehalt, der den Sorptionsprozess vorantreibt
• Vergleichsweise geringer Anteil bestimmter Stoffe, die die Extraktion des Lithiums behindern könnten.
• Nähe des Oberrheingrabens zu den geplanten Batteriefabriken in Europa

• Seismizität beschreibt die beobachtbare Erdbebenaktivität in einer Region. Seismik, auf der anderen Seite, ist die Technik, bei der seismische Wellen genutzt werden, um Informationen über den Untergrund zu erhalten.

• Seismizität ist mit jeder Nutzung des Untergrunds (z. B. Bergbau, Trinkwassergewinnung, Kohlenwasserstoffgewinnung) verbunden. Das Ziel: Die Seismizität unter der Wahrnehmungsschwelle zu halten und selbst kleinste Schäden zu vermeiden.
• Dafür werden alle Aktivitäten während der Projektentwicklung und des Betriebs mit hochsensiblen Erschütterungsmessungen überwacht und der Betrieb entsprechend angepasst.
• Durch die Technik der 3D-Seismik können wir den Untergrund im Vorfeld genauer erforschen, als das bei früheren Projekten der Fall war. Diese bessere Kenntnis macht es möglich, Seismizität zu verringern.
• Interessant zu wissen: Bei dem Vorfall in Staufen, bei dem es zu Rissen kam, wurde keine Tiefengeothermie eingesetzt. Es handelte sich hier um schlecht ausgeführte Bohrmaßnahmen für Erdwärmesonden bei einer maximalen Bohrtiefe von nur 140 Metern (Staufen 2020: Link).

• Bei einem kontrollierten Bau und Betrieb einer Geothermie-Anlage werden größere Schäden mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit vermieden. Sollte es wider Erwarten zu Schäden, voraussichtlich ausschließlich kleiner Art, kommen, übernimmt diese der Verursacher.
• Vulcans Konzept sieht vor, dass ein von Vulcan zur Verfügung gestellter Fonds Kleinstschäden über einen unabhängigen Ombudsmann abwickelt.
• Eine Versicherung kann im unwahrscheinlichen Fall größerer oder sehr vieler Vorfälle ins Spiel kommen. In der Vergangenheit war die Frage der Zeitwert oder Neuwertversicherung ein Thema. Haftpflichtversicherungen ersetzen üblicherweise nur Zeitwert.
• Die Bundesregierung hat in den 70iger Jahren eine Bergschadensausfallkasse eingeführt, an der solidarisch alle bergbaubetreibenden Firmen beteiligt sind. Diese tritt ein, wenn alle anderen Absicherungen, aus welchem Grund auch immer, versagen. Seit der Einführung wurde diese Absicherung noch nie in Anspruch genommen. Vulcan ist ebenfalls Mitglied der Bergschadensausfallkasse.

• In Geothermieanlagen zur Stromerzeugung werden dieselben Wärmeträger-Mittel eingesetzt, mit denen Kühlschränke und Klimaanlagen arbeiten. Für sie gelten Gebrauchs- und Sicherheitsbestimmungen.
• Zudem sind im gesamten Anlagenbereich die Sicherheitsvorkehrungen und Brandschutzvorschriften sehr hoch. Die Sicherheitsvorkehrungen gehen weit über die einer Tankstelle hinaus, die mit Benzin und Diesel in den Innenstädten eine vergleichbare Flüssigkeit lagert und dort direkt an die Bevölkerung vertreibt.
• Alle Stoffe, die mit Thermalwasser in Berührung kommen, müssen behördlich genehmigt werden und unterliegen den strengen Bestimmungen des Wasserrechts.

• Nein. Es gibt über 100 Bohrungen allein in der Südpfalz, bei denen ein anerkanntes Verfahren genutzt wird. Hierbei traten keine Fälle von Grundwasserverunreinigung auf.
• Trinkwasserführende Schichten werden zwar durchbohrt, die Bohrspülung dichtet alle wasserführenden Schichten jedoch ab. Dann werden mehrere Rohre einzementiert, die so ineinander stehen und mit Zement abgedichtet sind, dass ein mehrfacher Schutz des Trinkwassers gegeben ist. Die zementierten Zwischenräume werden zusätzlich über Messeinrichtungen gegen Undichtigkeit überwacht. Außerhalb des Bohrplatzes sind Messpegel installiert, falls wider Erwarten eine Veränderung der Grundwasserzusammensetzung registriert wird.

• Lithiumreiches Thermalwasser aus dem Untergrund des Oberrheingrabens wird an die Oberfläche gepumpt.
• Dann wird das Lithium mittels Direkter Lithiumextraktion durch Adsorption (A-DLE) aus dem Thermalwasser extrahiert. Diese Technologie nutzt man seit den 1990er Jahren kommerziell
• Genauer gesagt leitet man das lithiumhaltige, heiße Thermalwasser durch eine Art Filter, den sogenannten Sorbens. In diesem Sorbens bleiben die Lithiumionen hängen – das restliche Thermalwasser fließt hindurch.
• Die Wärme des Thermalwassers wird zum Antreiben des Extraktionsprozesses sowie zur Bereitstellung von Erneuerbarer Wärme und Strom genutzt. Nachdem sowohl die Energie als auch das Lithium aus dem Thermalwasser gewonnen wurde, wird dieses in das natürliche Reservoir zurückgeführt – ein geschlossener Kreislauf.

• Das gewonnene Lithium wird in einer Lithiumextraktionsanlage zunächst gereinigt. Dann bringt man es in einer wässrigen Lithiumchlorid-Lösung in eine Lithiumelektrolyse-Anlage, wo es zum Endprodukt Lithiumhydroxidmonohydrat (LHM) verarbeitet wird.
• Das LHM wird der Automobilindustrie über Kathoden- und Batteriezellhersteller geliefert und für den Bau von E-Fahrzeugen oder für Speicher von Erneuerbaren Energien (Solar und Wind) genutzt. Nach dem Ende des Batterie-Lebenszyklus kann das Lithium recycelt werden.

• In der Extraktionsanlage in Landau gewinnen wir das Lithium in Form einer hochkonzentrierten, sehr reinen Lithiumchlorid-Lösung.
• In dieser Form ist das Lithium noch nicht für die Weiterverarbeitung in Batteriefabriken geeignet und wird daher noch in Lithiumhydroxid-Monohydrat (LHM) umgewandelt.
• Das genutzte Verfahren setzt Chlorgas und Wasserstoff frei und braucht daher Abnehmer in unmittelbarer Nähe (z.B. via Pipeline). Die notwendige Technik, sowie die Abnehmer des Chlorgases befinden sich im Industriepark Höchst bei Frankfurt.

• Vulcans Gewinnungsmethode kann als die sicherste und sauberste Methode bezeichnet werden, Lithium zu gewinnen.
• Bisher wurde Lithium vor allem in Südamerika, Australien und China gewonnen.
  • Die Rohstoffgewinnung erfolgt dort durch eine Soleverdampfung (lithiumhaltigen Wassers) oder durch den Abbau von Hartgestein.
  • Dies sind CO2 -intensive Bearbeitungsprozesse, die große Auswirkungen auf Umwelt und Klima haben.
• Lithiumgewinnung aus Hartgestein: Energieintensiv, niedrige Lithiumkonzentrationen, lange Transportwege
• Lithiumgewinnung durch Solebecken: hoher Wasserverbrauch in trockenen Gegenden, hoher CO2-Fußabdruck durch chemische Prozesse

• VULSORB® ist der firmeneigene Sorbens, den Vulcan nutzt, um Lithium aus der Sole zu extrahieren.
• Der auf Aluminat basierende Sorbens weist im Vergleich zu handelsüblichen Sorbentia eine höhere Leistung und einen geringeren Wasserverbrauch bei der Lithiumgewinnung auf.
• VULSORB® kann sowohl in Europa als auch weltweit in anderen Solen verwendet werden.

Mehr erfahren 

• Nein. Die Lithiumgewinnung ist ein physikalischer Prozess, sodass der Einsatz von nur wenigen Reagenzien erforderlich ist.
• Da der gesamte Prozess im geschlossenen Kreislauf stattfindet, können keine weiteren Stoffe, die im Thermalwasser gebunden sind, nach außen gelangen.

• Lithium selbst ist nicht umweltschädlich. Es befindet sich in natürlicher Form gebunden in mehreren Regionen Deutschlands. Bei dem von Vulcan eingesetzten Verfahren ist das Lithium stets in wässriger Lösung gebunden, befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf und gelangt so nicht in die Umwelt.
• Risiken bestehen nur dann, wenn Stäube von Lithium auftreten. Der einzige Prozessschritt, bei dem dies vorkommen kann, findet im Chemiepark Höchst statt, wo das Endprodukt Lithiumhydroxidmonohydrat (LHM) hergestellt wird. Dieses transportieren wir jedoch zeitnah zu den Batterieherstellern.

• Das Verfahren der Direkten Lithiumextraktion (DLE) durch Adsorption (A-DLE), das von Vulcan eingesetzt wird, hat den geringsten Wasserverbrauch aller Verfahren zur Lithiumgewinnung. Da der Großteil des Wassers, das im Prozess gebraucht wird, in einem geschlossenen Wasser-Kreislauf geführt wird.
• Der Wasserverbrauch wurde so auf einen Wert von 1,35 Liter pro Kilogramm Lithiumhydroxid-Monohydrat (LHM) reduziert.
  • Zum Vergleich: Beim hard rock mining werden 15 t Wasser pro Tonne LHM, bei der Gewinnung aus Sole 5 t benötigt.

• Wir gehen nach unseren Hochrechnungen davon aus, dass die Lithiumextraktion mehrere dutzend Jahre wirtschaftlich betrieben werden kann, die Wärmeproduktion mind. 50 Jahre.
• Zur Wirtschaftlichkeit der Lithiumgewinnung wollen wir aus wettbewerbstechnischen Gründen keine konkreten Angaben machen.

• Ende 2023 hat die kommerzielle Serienproduktion von E-Autos unter Verwendung von Natrium-Ionen-Batterien als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien begonnen. Vulcan ist der Ansicht, dass Natrium-Ionen-Batterien einen Platz im Markt haben. Lithium-Ionen-Batterien haben aktuell bestimmte Vorteile wie zum Beispiel eine höhere Energieeffizienz und eine ausgereiftere Technologiebasis. Natrium-Ionen-Batterien hingegen zeigen Vorteile in Bezug auf Kosten und Ressourcenverfügbarkeit. Sie werden jedoch im Hinblick auf ihren Einsatz in E-Autos in der Regel für kleinere Fahrzeuge mit kürzeren Reichweiten verwendet.
• Mit technologischer Vielfalt können wir Innovation und Nachhaltigkeit umfassend fördern. So können wir sicherzustellen, dass beide Technologien nebeneinander existieren können und zu einem erfolgreichen Übergang zur E-Mobilität beitragen können.

• A-DLE ist eine Methode zur Gewinnung von Lithium aus Sole (Thermalwasser).
• Die Technologie wird bereits bei 10 % der weltweiten Lithiumproduktion angewandt – Tendenz steigend.
• Die Vorteile von A-DLE sind niedrige Betriebskosten, geringere Umweltbelastung, hohe Produktqualität sowie eine positive Erfolgsbilanz.

Mehr zum Thema A-DLE

•  Die Größe eines Geothermiekraftwerks hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die beiden wichtigsten sind die Kapazität des Kraftwerks sowie die Form der gewonnenen Energie.
  • Die Kapazität bezieht sich auf die Menge an Energie, die das Kraftwerk erzeugen kann. Ein größeres Kraftwerk hat eine höhere Kapazität und kann somit mehr Energie erzeugen.
  • Der Verwendungszweck bezieht sich auf die Art der Energie, die das Kraftwerk erzeugt. So sind Kraftwerke zur Wärmeerzeugung deutlich kompakter als Kraftwerke, die Strom erzeugen.
• Übrigens: Besonders ist, dass man Förderplätze, Geothermie-Anlagen und Lithiumsextraktionsanlagen mit Pipelines verbinden kann und man diese demnach nicht am gleichen Standort errichten muss. Das macht die Anlagengrößen ebenfalls flexibler.

Es geht keine Gefährdung von einer Lithiumextraktionsanlage aus.

• Es wird mit Thermalwasser und Industriewasser gearbeitet; beides in geschlossenen Kreisläufen.
• Der Prozess als solches ist als unkritisch einzustufen, da es sich lediglich um einen Sorbtionsprozess, einen physikalischen Prozess handelt.
• Für den Ionentauscher benötigen wir Salzsäure (0,3 t/Std.) und Natronlauge – diese Stoffe und Prozesse sind Stand der Technik und nicht giftig, nicht brennbar, nicht krebserregend.

• Geothermie-Anlagen sind prozessbedingt und auch im Vergleich mit anderen gewerblichen Anlagen vergleichsweise leise.
• Sie steht unter ständiger Überwachung.
• Sie befindet sich in einem isolierten Bereich und führt somit zu keiner zusätzlichen nächtlichen Beleuchtung.

• Dampf entsteht nur, wenn die Anlage hochgefahren wird und wieder aufheizt, z. B. nach einer Wartung.
• Bei älteren Anlagen, wie in den Anlagen in Landau und Insheim, wird tatsächlich Dampf beim Anfahren der Anlage über mehrere Stunden frei.
• Es handelt sich dabei um fast reinen Wasserdampf, von dem keine Gefahr ausgeht. Bei neuen Anlagen, wie den von Vulcan geplanten, wird kein Dampf beim Hochfahren austreten.

• Der Betrieb eines Geothermiekraftwerkes kann zu induzierter Seismizität führen, weshalb bei Geothermieprojekten ein seismisches Monitoring bergbehördlich gefordert ist.
• Dabei werden die Bodenschwinggeschwindigkeiten an verschiedenen Stellen rund um das Kraftwerk kontinuierlich gemessen und ausgewertet.
• Ziel des Monitorings ist es, Erschütterungen unterhalb der Fühlbarkeitsgrenze, in jedem Fall aber unterhalb der Schadensgrenze, zu halten.
• Bei erhöhter seismischer Aktivität tritt ein bergbehördliches vorgeschriebenes Reaktionsschema in Kraft. Abhängig von der Größe der gemessenen Bodenschwinggeschwindigkeiten sowie der Auftrittshäufigkeit werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet, die bis zur Abschaltung des Kraftwerkes führen können. In über 10 Jahren Betrieb des Geothermiekraftwerkes Insheim hat man die Stufe 2 gemäß Reaktionsmatrix nicht erreicht.
• Über die gemessenen Bodenschwinggeschwindigkeiten erstellt außerdem ein unabhängiger Gutachter monatlich einen Bericht. Dieser wird der Aufsichtsbehörde und dem Landesamt für Geologie und Bergbau vorgelegt. Zusätzlich können gemessene Ereignisse auf der Homepage des Betreibers eingesehen werden.

• Der folgende Link führt zu einer Seite, auf der die Vulcan die Bodenschwinggeschwindigkeit mit Messstationen rund um das Geothermiekraftwerk Insheim für die Bevölkerung zugänglich macht: https://eg.dmt.de/IG/GEO_I/GEO_I.xml

• Zunächst einmal gilt: Das zurückgeführte Wasser ist nicht „kalt“, sondern hat noch Restwärme. Im Geothermiekraftwerk in Insheim sinkt die Temperatur des Thermalwassers beispielsweise von etwa 163 auf 74 Grad Celsius ab.
• Durch die Abkühlung kann es im Untergrund zu einer Kontraktion des Gesteins im Nahbereich der Wasser-Rückführungsbohrung kommen. Aufgrund der geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gesteins ist diese jedoch sehr gering und liegt unter der Wahrnehmungsschwelle.
• Temperaturänderungen im Untergrund können grundsätzlich zu Spannungsänderungen führen und zur Auslösung von nicht spürbaren Beben beitragen. Mit modernen numerischen Modellrechnungen können wir diese Auswirkungen jedoch vorab prognostizieren.