Rückstände aus der tiefen Geothermie

Bei der Nutzung von Tiefenwässern zur Energiegewinnung ("tiefe Geothermie") kommen im Wasser gelöste, natürliche Radionuklide an die Erdoberfläche. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Wassers und der Anlagensteuerung können innerhalb der Anlage Rückstände entstehen, deren Radionuklidgehalt (spezifische Aktivität) deutlich höher ist als der natürliche Hintergrundgehalt von Böden und Gesteinen.

Rückstände mit einem erhöhten Gehalt natürlicher Radionuklide entstehen vor allem bei der Nutzung von Tiefenwässern mit einem hohen Salzgehalt (bis zu 300 Gramm Salz pro Liter Wasser). Diese hohen Konzentrationen treten nach bisherigem Kenntnisstand aber nur in einigen Tiefenwässern aus Norddeutschland und aus dem Oberrheingraben auf. In den geothermisch genutzten Tiefenwässern des Voralpenlandes beträgt der Salzgehalt weniger als 1 Gramm pro Liter.

Bei der Nutzung von oberflächennaher Geothermie (zum Beispiel für den Betrieb von Wärmepumpen in Eigenheimen) entstehen keine Rückstände mit erhöhtem Radionuklidgehalt.

Rückstandsart und spezifische Aktivität

Ablagerungen aus Anlagenteilen der tiefen Geothermie Quelle: Verein für Kernverfahrenstechnik und Analytik

Im Bereich der tiefen Geothermie gibt es derzeit drei unterschiedliche Technologien, um die Erdwärme nutzbar zu machen. Dabei können radionuklidhaltige Ablagerungen (englisch "Scales") nur in hydro- und petrothermalen Geothermieanlagen entstehen:

• Bei "hydrothermalen" Lagerstätten steht ausreichend ergiebiges Lagerstättenwasser ("Fluid") für eine Förderung zur direkten Erdwärmegewinnung zur Verfügung.
• Für "petrothermale" Lagerstätten ist das vorhandene Tiefenwasser nicht ergiebig genug. Daher wird bei dieser Methode Wasser in das Tiefengestein eingepresst. Das Wasser umfließt in Klüften und Spalten das Gestein und nimmt dabei die Wärme des Gesteins auf. Anschließend wird es wieder an die Erdoberfläche gefördert.
• Erdwärmesonden verfügen über einen eigenen geschlossenen Kreislauf, sodass kein Kontakt und somit kein Stoffaustausch mit Wasser/Gasen zustande kommt.

Beim Betrieb geothermischer Anlagen können sich in allen Anlagenteilen, die mit dem Tiefenwasser in Kontakt stehen, Scales bilden. Diese Ablagerungen sind entweder schwer lösliche Carbonat- beziehungsweise Sulfatsalze oder metallische Ablagerungen unedler Metalle (wie zum Beispiel Blei). Bei metallischen Ablagerungen ist aus Sicht des Strahlenschutzes hauptsächlich das Radionuklid Blei-210 von Bedeutung, während in den anderen Ablagerungsarten vor allem Radium-226 und Radium-228 vorkommen. Die spezifische Aktivität der dominierenden Radionuklide liegt typischerweise bei mehreren Zehn Becquerel pro Gramm. Allerdings können in den Scales auch spezifische Aktivitäten von mehreren Hundert Becquerel pro Gramm auftreten.

Neben den Scales fallen in Geothermieanlagen weitere Rückstände wie defekte Anlagenteile, Filtermaterial, Schlämme und Schutzkleidung an, die auch natürliche Radionuklide in erhöhten Konzentrationen enthalten können.

Beseitigung der Rückstände

Geothermie ist eine sehr junge Technologie. Deshalb liegen generell keine Erfahrungswerte über standardisierte Verwertungs- oder Entsorgungswege vor. Nach dem Kreislaufwirtschaftsgesetz ist die Verwertung gegenüber der Beseitigung vorzuziehen. Schutzkleidung und organische Filtermaterialien könnten thermisch verwertet, defekte Anlagenteile eingeschmolzen werden. Je nach Radionuklidgehalt können nur spezialisierte Firmen die Rückstände entsorgen.

Für Scales und Schlämme sind derzeit keine Verwertungsmöglichkeiten bekannt. Diese Rückstände müssen daher nach derzeitigem Stand deponiert werden.

Strahlenexposition

Grundsätzlich sind bei der Bewertung einer möglichen Strahlenexposition durch Rückstände aus der tiefen Geothermie sowohl Beschäftigte als auch die Allgemeinbevölkerung zu betrachten. In die Bewertung fließt dabei ein, wie die Rückstände entsorgt oder verwertet werden.

Nach den derzeit vorliegenden Daten könnte für Beschäftigte in Geothermieanlagen der Dosisrichtwert von 1 Millisievert pro Jahr unter ungünstigen Umständen überschritten werden. In diesen Fällen ist zu prüfen, welche Maßnahmen zur Dosisminderung mit geringem Aufwand eingeführt werden können. Hierzu zählen beispielsweise das Tragen persönlicher Schutzausrüstung oder die Suche nach alternativen Entsorgungswegen. Für die Bevölkerung ist hingegen aus heutiger Sicht unter konservativen Annahmen nicht von einer Überschreitung des Dosisrichtwertes auszugehen.