Wenn die Feldergebnisse von Fervo Energy im kommerziellen Maßstab funktionieren, könnte es billiger und einfacher werden, das Stromnetz zu begrünen.Ende Januar begann ein Start-up-Unternehmen für geothermische Energie mit der Durchführung eines Experiments tief unter dem Wüstenboden im Norden Nevadas.Es pumpte Wasser Tausende von Fuß unter die Erde und hielt es dann dort, um zu beobachten, was passieren würde.Geothermische Kraftwerke arbeiten, indem sie Wasser durch heißes Gestein tief unter der Oberfläche zirkulieren lassen.In den meisten modernen Anlagen taucht es an einem Bohrlochkopf wieder auf, wo es heiß genug ist, um Kältemittel oder andere Flüssigkeiten in Dampf umzuwandeln, der eine Turbine antreibt und Strom erzeugt.Aber das in Houston ansässige Unternehmen Fervo Energy testet eine neue Variante des Standardansatzes – und an diesem Tag waren seine Ingenieure und Führungskräfte einfach daran interessiert, Daten zu generieren.Die Messwerte von Messgeräten, die überall in den Zwillingsbrunnen des Unternehmens angebracht waren, zeigten, dass sich schnell Druck aufbaute, da Wasser, das nirgendwo anders hin konnte, tatsächlich den Felsen selbst bog.Als sie das Ventil endlich losließen, stieg der Wasserausstoß sprunghaft an und es wurde stundenlang mit einem höheren als dem normalen Niveau gepumpt.Die Ergebnisse der ersten Experimente – über die MIT Technology Review exklusiv berichtet – deuten darauf hin, dass Fervo flexible geothermische Kraftwerke bauen kann, die in der Lage sind, die Stromabgabe je nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern.Potenziell wichtiger ist, dass das System Energie für Stunden oder sogar Tage speichern und über ähnliche Zeiträume zurückgeben kann, wodurch es effektiv wie eine riesige und sehr langlebige Batterie fungiert.Das bedeutet, dass die Anlagen die Produktion herunterfahren könnten, wenn Solar- und Windparks hochgefahren werden, und einen reichhaltigen Strom sauberen Stroms liefern könnten, wenn diese Quellen nachlassen.Es bleiben Fragen, wie gut, erschwinglich und sicher dies in größerem Maßstab funktionieren wird.Aber wenn Fervo kommerzielle Anlagen mit dieser zusätzlichen Funktionalität bauen kann, wird es eine kritische Lücke in den heutigen Netzen schließen und es billiger und einfacher machen, Treibhausgasemissionen aus Elektrizitätssystemen zu eliminieren.„Wir wissen, dass allein die Erzeugung und der Verkauf herkömmlicher Geothermie für das Stromnetz unglaublich wertvoll ist“, sagt Tim Latimer, CEO und Mitbegründer von Fervo.„Aber im Laufe der Zeit wird unsere Fähigkeit, reaktionsschnell zu sein, hoch- und herunterzufahren und Energie zu speichern, noch mehr an Wert gewinnen.“Anfang Februar fuhr Latimer einen Fervo-Kollegen und mich vom Flughafen Reno zum Firmengelände.„Willkommen am Geothermal Highway“, sagte er am Steuer eines Firmen-Pickups, als wir an der ersten von mehreren geothermischen Anlagen entlang der Interstate 80 vorbeifuhren.Der Highway durchschneidet eine flache Wüste inmitten von Nevadas Basin and Range, einer Reihe paralleler Täler und Bergketten, die durch die Trennung tektonischer Platten gebildet werden.Die Kruste dehnte sich aus, verdünnte sich und zerbrach in Blöcke, die sich neigten und Berge auf der hohen Seite bildeten, während sie die Becken mit Sedimenten und Wasser füllten und abflachten, wie John McPhee es in seinem Buch „Basin and Range“ von 1981 denkwürdig beschrieb.Aus geothermischer Sicht ist es wichtig, dass all diese Dehnungen und Neigungen heiße Felsen relativ nahe an die Oberfläche brachten.An der Geothermie gibt es viel zu lieben: Sie bietet eine praktisch unbegrenzte, immer verfügbare Quelle für emissionsfreie Wärme und Strom.Wenn die USA nur 2 % der verfügbaren thermischen Energie zwei bis sechs Meilen unter ihrer Oberfläche aufnehmen könnten, könnten sie mehr als das 2.000-fache des jährlichen Gesamtenergieverbrauchs der Nation erzeugen.Aber aufgrund geologischer Einschränkungen, hoher Kapitalkosten und anderer Herausforderungen nutzen wir es kaum: Heute macht es 0,4 % der US-Stromerzeugung aus.Entwickler von geothermischen Kraftwerken konnten bisher meist nur die aussichtsreichsten und wirtschaftlichsten Standorte erschließen, wie diesen Abschnitt in Nevada.Sie mussten in relativ geringen Tiefen in poröses, durchlässiges, heißes Gestein bohren können.Die Durchlässigkeit des Gesteins ist für den Wassertransport zwischen zwei von Menschen gebohrten Brunnen in einem solchen System unerlässlich, aber es ist auch die Eigenschaft, die in ansonsten günstigen Gegenden oft fehlt.Beginnend in den frühen 1970er Jahren begannen Forscher des Los Alamos National Laboratory zu demonstrieren, dass wir diese Einschränkung umgehen könnten.Sie fanden heraus, dass sie durch den Einsatz von hydraulischen Fracking-Techniken, die denen ähneln, die jetzt in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt werden, Risse in relativ festem und sehr heißem Gestein erzeugen oder erweitern konnten.Dann könnten sie Wasser hinzufügen und im Wesentlichen Radiatoren tief unter der Erde bauen.Eine solche „erweiterte“ Geothermieanlage funktioniert dann im Grunde wie jede andere, eröffnet aber die Möglichkeit, Kraftwerke dort zu bauen, wo das Gestein noch nicht durchlässig genug ist, um heißes Wasser problemlos zirkulieren zu lassen.Forscher auf diesem Gebiet argumentieren seit Jahrzehnten, dass, wenn wir die Kosten für solche Techniken senken, riesige neue Gebiete des Planeten für die geothermische Entwicklung erschlossen werden.Eine bekannte MIT-Studie aus dem Jahr 2006 schätzt, dass verbesserte geothermische Anlagen mit einer Investition von 1 Milliarde US-Dollar über 15 Jahre bis 2050 100 Gigawatt neue Kapazität im Netz erzeugen könnten, was sie in die gleiche Liga wie populärere erneuerbare Quellen bringt.(Zum Vergleich: In den USA wurden etwa 135 Gigawatt Solarleistung und 140 Gigawatt Windkraft installiert.)„Wenn wir herausfinden, wie wir der Erde Wärme an Orten entziehen können, an denen es noch kein natürliches zirkulierendes geothermisches System gibt, dann haben wir Zugang zu einer wirklich enormen Ressource“, sagt Susan Petty, eine Mitarbeiterin dieses Berichts und Gründerin von Seattle- basiert auf AltaRock Energy, einem frühen Start-up für verbesserte Geothermie.Die USA haben diese volle Investition über den im Bericht geforderten Zeitraum nicht getätigt.In den letzten Jahren hat es jedoch die verstärkte Geothermie zu einer wachsenden Priorität gemacht.Die ersten großen Bemühungen des Bundes begannen um 2015 herum, als das Energieministerium Pläne für das Labor des Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy ankündigte.Die Bohrungen am ausgewählten FORGE-Standort in Utah in der Nähe von Milford begannen schließlich 2016. Das Forschungslabor hat bis heute rund 220 Millionen US-Dollar an Bundesmitteln erhalten.In jüngerer Zeit hat das DOE Pläne angekündigt, durch seine Enhanced Geothermal Shot-Initiative weitere zig Millionen Dollar in das Feld zu investieren.Aber es gibt immer noch nur eine Handvoll verbesserter geothermischer Systeme, die heute in den USA kommerziell betrieben werden.Latimer las dieses MIT-Papier, als er in Texas als Bohringenieur für BHP, ein Metall-, Öl- und Gasbergbauunternehmen, arbeitete, zu einem Zeitpunkt, als er sich zunehmend Sorgen über den Klimawandel machte.Aufgrund seiner eigenen Arbeit sei er davon überzeugt, dass die Erdgas-Fracking-Industrie einige der im Bericht hervorgehobenen technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen bereits gelöst habe.Latimer kündigte schließlich seinen Job und ging zur Stanford Business School, mit dem Ziel, ein Geothermie-Startup zu gründen.Bald lernte er Jack Norbeck kennen, der dort gerade seine Doktorarbeit abschloss.Es enthielt ein Kapitel, das sich auf die angewandte Modellierung der Ergebnisse von Los Alamos konzentrierte.Das Paar war 2017 Mitbegründer von Fervo. Das Unternehmen hat seitdem fast 180 Millionen US-Dollar an Risikokapital von Bill Gates’ Breakthrough Energy Ventures, DCVC, der Capricorn Investment Group und anderen eingeworben.Es hat auch mehrere kommerzielle Stromabnahmevereinbarungen für zukünftige verbesserte Geothermieprojekte angekündigt, darunter eine Fünf-Megawatt-Anlage am Standort Nevada, die dazu beitragen wird, die Betriebe von Google im Bundesstaat mit Strom zu versorgen.Im Rahmen dieser Vereinbarungen wird Fervo beauftragt, einen stetigen Strom kohlenstofffreien Stroms bereitzustellen, nicht die flexiblen Funktionen, die es erforscht.Aber fast von Anfang an sagten Energieversorger und andere potenzielle Kunden dem Unternehmen, dass sie saubere Quellen bereitstellen müssten, die die Erzeugung hoch- und herunterfahren könnten, um die immer strengeren Klimavorschriften einzuhalten und den steigenden Anteil der variablen Wind- und Solarleistung auszugleichen das Gitter.„Wenn wir einen Weg finden, dies zu lösen“, sagt Norbeck, hätten er und Latimer erkannt, „wir könnten wirklich einen Weg finden, die Welt zu verändern.“Fervo begann zu untersuchen, ob sie dies tun könnten, indem sie sich ein weiteres Merkmal verbesserter geothermischer Systeme zunutze machten, das die Forscher von Los Alamos auch in späteren Experimenten hervorgehoben hatten.Das Erstellen von Brüchen in Gestein mit geringer Durchlässigkeit bedeutet, dass das Wasser im System nicht so einfach in andere Bereiche austreten kann.Wenn Sie also das Brunnensystem schließen und weiter Wasser pumpen, können Sie innerhalb des Systems mechanischen Druck aufbauen, da die zerklüfteten Gesteinsabschnitte gegen die Erde drücken.„Die Frakturen können sich erweitern und ihre Form ändern, fast wie Ballons“, sagt Norbeck.Dieser Druck kann dann genutzt werden.In einer Reihe von Modellierungsexperimenten fand Fervo heraus, dass diese Ballons nach dem erneuten Öffnen des Ventils effektiv entleert wurden, der Wasserfluss zunahm und die Stromerzeugung stark zunahm.Wenn sie es tagelang „aufladen“, indem sie Wasser hinzufügen, aber nicht ablassen, könnte es dann tagelang Strom erzeugen.Aber das Unternehmen musste noch sehen, ob es in der realen Welt funktionieren könnte.Nach der Überquerung in Humboldt County, Nevada, steuerte Latimer schließlich auf eine unbefestigte Straße.Der Standort Fervo kündigte sich mit einer weißen Bohrinsel in der Ferne an, die 150 Fuß über einem Stück brauner Wüste emporragte.Die Geologie unter diesem bestimmten Landstrich umfasst heiße Felsen in geringen Tiefen, aber nicht die für traditionelle Pflanzen erforderliche Durchlässigkeit.Im Jahr 2022 bohrte das Unternehmen dort Zwillingsbohrungen mit einem fast 10-Zoll-Bohrer mit feststehender Schneide, um langsam durch gemischte Metasediment- und Granitformationen zu schleifen.Die Brunnen biegen sich allmählich unter die Erde, tauchen schließlich etwa 8.000 Fuß tief ein und verlaufen horizontal etwa 4.000 Fuß.Fervo injizierte dann kaltes Wasser unter hohem Druck, um Hunderte von vertikalen Rissen zwischen ihnen zu erzeugen, wodurch effektiv ein riesiger unterirdischer Heizkörper inmitten von Gestein entstand, der fast 193 °C (380 °F) erreichte.Am 28. Januar gegen 8 Uhr morgens schloss das Unternehmen das Ventil am sogenannten Produktionsbohrloch, wo das Wasser normalerweise an die Oberfläche treten würde, und begann mit den ersten Tests dessen, was es Fervo Flex nennt.Der Druck stieg auf mehrere hundert Pfund pro Quadratzoll und baute sich in den nächsten 10 Stunden oder so allmählich weiter auf.Norbeck stand in der Nähe des Brunnens, als sie ihn gegen 19 Uhr wieder öffneten, sein Auge auf die Wasserwaage eines großen gelben Wehrkastens gerichtet, ein einfaches, bewährtes Werkzeug zur Messung von Durchflussmengen.Das heiße Wasser erzeugte einen Dampfstoß, als es auf die offene Luft traf, und die Messwerte erreichten ihren Höhepunkt.Die Mitarbeiter von Fervo setzten die Tests tagelang fort, schalteten den Brunnen für acht bis zehn Stunden ab und öffneten ihn für 14 oder mehr Stunden wieder, wobei sie ihn so betrieben, wie sie es in einem Netz mit reichlich Sonnenenergie tagsüber tun würden.Am Morgen unseres Besuchs war das Unternehmen mehrere Tage damit beschäftigt, das System zu betreiben, ohne mehr Wasser einzupumpen, um zu verstehen, wie lange es als Energiespeicher funktionieren könnte.Fervo ist möglicherweise das erste Unternehmen, das diese Möglichkeit zur Kombination von Speicherung und Flexibilität an einem Standort mit verstärkter Erdwärme erprobt.Die ARPA-E-Abteilung des US-Energieministeriums stellte 4,5 Millionen US-Dollar für die Finanzierung der Experimente bereit.Im Sicherheitsanhänger der Baustelle öffnete Latimer einen Laptop und begann, sich durch eine Präsentation zu klicken.Eine Reihe von Diagrammen zeigte eine Reihe glatter Kurven und Spitzen, während der Druck aufgebaut und die Produktion in jedem der Tests anstieg.Dann klickte er auf eine Seite, die die früheren Ergebnisse der Modelle zeigte, die die Ergebnisse mehr oder weniger widerspiegelten."Es funktioniert, ist die Pointe", sagte Latimer.„Was wir modelliert haben, ist genau das, was passiert ist.“Die zentrale Herausforderung bei der Schaffung eines kohlenstofffreien Energiesektors besteht darin, dass die von Wind- und Solarparks erzeugte Strommenge im Laufe des Tages und des Jahres stark schwankt.Dies wird zu immer größeren Herausforderungen führen, da erneuerbare Energien die Stromnetze dominieren werden.Studien zeigen, dass die Gesamtsystemkosten stark steigen, wenn erneuerbare Energien etwa 80 % der Stromerzeugung übersteigen – es sei denn, es gibt große Quellen für kohlenstofffreien Strom, der bei Bedarf betrieben werden kann, billigere Formen der Langzeitenergiespeicherung oder andere technische Lösungen.Das liegt daran, dass es längere Zeiträume im Jahr geben kann, in denen Sonne, Wind und andere schwankende Quellen nicht genug Energie liefern, um die Dinge Tag und Nacht am Laufen zu halten.Regionale Netze, die fast ausschließlich auf diese Ressourcen angewiesen sind, müssten oft riesige Mengen teurer und relativ kurzlebiger Batterien sowie mehr Anlagen für erneuerbare Energien hinzufügen, um sie aufzuladen, nur um die Lichter auf diesen Strecken anzuschalten.Ein geothermisches Kraftwerk, das den Strom hoch- und runterregeln und stunden- bis tagelang schwindende erneuerbare Energien ersetzen kann, verspricht, diese Herausforderungen anzugehen und eine äußerst wertvolle Ressource für Netze bereitzustellen, die immer grüner werden.„Die technologischen Innovationen, die wir demonstrieren, … würden es der Geothermie leicht ermöglichen, diese Rolle von 20 % zu übernehmen“, sagt Latimer.Im vergangenen Jahr führten Forscher in Princeton in Zusammenarbeit mit Fervo eine Reihe von Simulationen kohlenstofffreier Stromnetze im Westen der USA im Jahr 2045 durch, um zu untersuchen, welche Technologiesätze für die kostengünstigsten Versionen solcher Systeme am attraktivsten wären.Das Hinzufügen der Flexibilitätsfunktionen von Fervo machte Geothermie zu einer viel attraktiveren Option.Heute gibt es in den USA nur etwa vier Gigawatt geothermische Energie.Aber für Zukunftsszenarien fügte das Modell seinen kohlenstofffreien Netzen zwischen 25 und 74 Gigawatt flexible geothermische Kapazität hinzu, verglichen mit nur bis zu 28 Gigawatt, wenn geothermische Anlagen auf diese Weise nicht betrieben werden könnten.Die zusätzliche Leistungsfähigkeit dieser Einrichtungen senkte auch die Gesamtnetzsystemkosten um bis zu 10 %.„Wenn wir es zum Laufen bringen können … könnte es ein sehr großes Geschäft werden“, sagt Wilson Ricks, Energiesystemforscher aus Princeton und Hauptautor des Arbeitspapiers.Diese Merkmale sollten auch den wirtschaftlichen Wert und die Gewinne der geothermischen Anlagen selbst erhöhen und sie möglicherweise leichter finanzieren.Andere Unternehmen haben schon vor langer Zeit Wege gefunden, die Leistung von Geothermieanlagen herunterzudrehen.Aber es macht oft keinen großen finanziellen Sinn, dies zu tun – Sie schließen nur die Anlage und werden nicht bezahlt.Im Fall von Fervo könnten diese Anlagen jedoch in Zeiten, in denen reichlich Sonnen- oder Windenergie den Großhandelspreis für Strom drückt, drosseln und mehr als gewöhnlich auslasten, wenn diese Quellen zurückgehen und die Preise steigen, sagt Latimer.Fervo steht jedoch noch vor einigen echten Herausforderungen.Während all dies in Modellen und jetzt in Feldversuchen großartig aussieht, könnten erhebliche Änderungen der Strommarktregeln und Stromabnahmeverträge erforderlich sein, damit die Zahlen für kommerzielle Anlagen funktionieren.Die heute bestehenden Strukturen belohnen die Betreiber immer noch weitgehend dafür, dass sie jederzeit mit maximaler Kapazität ankurbeln.Das Unternehmen wird auch viel mehr Arbeit leisten müssen, um zu demonstrieren, dass diese Speicher- und Rampenkapazitäten in großen kommerziellen Anlagen, die in einer Vielzahl von Regionen und Geologien betrieben werden, kontinuierlich funktionieren können.In der Zwischenzeit bleiben einige wichtige Fragen zur erweiterten Geothermie als Grundkonzept offen, abgesehen von den zusätzlichen Funktionen, die Fervo erforscht.Das Feld erlitt 2009 einen schweren Schlag, als ein früher kommerzieller Versuch in Basel, Schweiz, eine Reihe kleiner Erdbeben auszulösen schien, darunter ein Ereignis der Stärke 3,4, das Berichten zufolge mehrere Millionen Dollar Schaden verursachte.Seitdem wurden erhebliche Fortschritte bei der Standortauswahl, dem Bohrlochdesign und anderen Verfahren erzielt, die die Möglichkeit der Auslösung beträchtlicher seismischer Ereignisse minimieren, sagt Joseph Moore, leitender Hauptermittler bei Utah FORGE.Die zusätzlichen Speicher- und Flexibilitätsfunktionen, die Fervo erforscht, sollten keine zusätzlichen Gefahren dieser Art mit sich bringen, fügt er hinzu.Aber induzierte Seismizität bleibt ein Problem, das sorgfältig gehandhabt und kontinuierlich überwacht werden muss, und es gibt Anlass zur Sorge für Gemeinden, die solche Projekte in Betracht ziehen.Darüber hinaus wurden einfach nicht viele verbesserte geothermische Systeme gebaut oder über längere Zeiträume betrieben.Es kann sich immer noch als schwierig oder teuer erweisen, in bestimmten Fällen und an bestimmten Orten zuverlässig genügend Brüche und Wege zu schaffen, um die erforderlichen Durchflussraten sicherzustellen, sagt Travis McLing, Leiter des Geothermieprogramms am Idaho National Laboratory.Darüber hinaus könnten die Systeme im Laufe der Zeit an Durchlässigkeit verlieren, wenn Biofilme in den Bohrlöchern entstehen, sich Mineralien in den Rissen bilden und andere Veränderungen auftreten.Das könnte die Leistung reduzieren und die Wirtschaftlichkeit untergraben, sagt McLing.„Die Nachhaltigkeit des Reservoirs ist mein größtes Anliegen“, schrieb er in einer E-Mail.Latimer betont auch, dass das geothermische Feld erhebliche Verbesserungen beim Verständnis seismischer Risiken und der Entwicklung von Verfahren erzielt hat, die die Wahrscheinlichkeit der Auslösung erheblicher Erdbeben minimieren.Dazu gehören horizontale Bohrungen durch mehrere geologische Zonen, um Druckverschiebungen über größere Gebiete zu mitteln, wie es Fervo in Nevada getan hat.Das Unternehmen hat sich auch mit dem US Geological Survey zusammengeschlossen, um die Seismizität auf dem Gelände genau zu überwachen und andere Techniken zu bewerten, die entwickelt wurden, um solche Risiken weiter zu reduzieren.Der Geschäftsplan von Fervo konzentriert sich immer noch hauptsächlich auf die Erzeugung eines stetigen Flusses sauberer Elektrizität.Das Werk in Nevada soll noch in diesem Jahr damit beginnen, genau das an Google und andere Kunden zu liefern.Aber Latimer und Norbeck glauben, dass die Flexibilität und die Speichereigenschaften zusätzlich zu den Kernvorteilen verbesserter geothermischer Systeme ein wirtschaftlicher Bonus sein werden und dass die ersten Feldergebnisse zeigen, dass es sich lohnt, das Potenzial weiter zu erforschen.„Das gab uns die Gewissheit, dass die Kerngrundlagen vorhanden sind“, sagt Norbeck.„Jetzt kommt es auf Optimierungen, Kostensenkungen und ähnliches an.Aber die Physik ist alle validiert, und das Konzept kann funktionieren.“JB Straubel spricht über sein Unternehmen Redwood Materials und welche Herausforderungen für Batterien auftauchen.Die wichtigsten Zutaten für den Klimaschutz werden uns nicht ausgehen, aber der Bergbau hat soziale und ökologische Auswirkungen.Eine geplante Fabrik markiert einen wichtigen Meilenstein in den USA für neue Batterien, die kostengünstigere, langlebigere Elektrofahrzeuge ermöglichen.Hier ist, was Sie wirklich über Bergbau und Klimawandel wissen müssen.Entdecken Sie Sonderangebote, Schlagzeilen, bevorstehende Veranstaltungen und mehr.Vielen Dank für das Absenden Ihrer E-Mail!Es sieht so aus, als wäre etwas schief gelaufen.Wir haben Probleme beim Speichern Ihrer Einstellungen.Versuchen Sie, diese Seite zu aktualisieren und sie noch einmal zu aktualisieren.Wenn Sie diese Nachricht weiterhin erhalten, kontaktieren Sie uns unter customer-service@technologyreview.com mit einer Liste der Newsletter, die Sie erhalten möchten.Unsere ausführliche Berichterstattung zeigt, was jetzt vor sich geht, um Sie auf das vorzubereiten, was als Nächstes kommt.Melden Sie sich an, um unseren Journalismus zu unterstützen.