Die Rohrleitungen in Geothermie-Kraftwerken sind sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt, erfüllbar

Die Rohrleitungen in Geothermie-Kraftwerken sind sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt, erfüllbar durch einen hochnickelhaltigen Werkstoff. (Bild: Thyssenkrupp VDM)

Essen (rm). Eines der weltweit größten Geothermie-Kraftwerke, Hudson Ranch, wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2012 eine Leistung von knapp 50 MW erreichen und die Stadt Phoenix in Arizona umweltschonend mit Strom zu versorgen.

Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, umso wärmer wird es. Und umso größer sind die Anforderungen an das Material der Förderrohre. Im Durchschnitt nimmt die Temperatur um etwa 3 °C pro 100 m Tiefe zu. Mit den aktuellen Techniken und Werkstoffen soll es fast überall möglich sein, diese Energiequelle zu nutzen.

In einem Geothermie-Kraftwerk wird mittels einer Turbine Wärme in elektrischen Strom umgewandelt. Dafür wird Wasser in Rohrleitungen durch ein unterirdisches Wärmereservoir geführt. Wieder an der Oberfläche wird mit dem erhitzten Wasser eine Turbine angetrieben, die über einen Generator Strom produziert. Anschließend wird das abgekühlte Wasser erneut durch das Wärmereservoir geleitet.

Wegen ihrer besonders korrosions- und ermüdungsresistenten Eigenschaften werden Quartobleche aus Nickellegierungen von ThyssenKrupp VDM für anspruchvolle Anwendungen und Umgebungen für die Rohrleitungen eingesetzt. Grund dafür sind sowohl die Werkstoffkompetenz als auch die spezielle Walztechnik des Herstellers. Denn die hohen geometrischen Anforderungen der Rohrfertigung lassen sich mit den korrosionsbeständigen und hochwarmfesten Nickelwerkstoffen besonders schwer erfüllen.

Zudem kann das Werdohler Unternehmen nun in seinem Siegener Warmwalzwerk 12 m lange Quartobleche produzieren. Das spart viel Aufwand bei der Herstellung und Montage der Rohre aus diesen Blechen. Um diese Blechlängen kontinuierlich und nachhaltig fertigen zu können, wurde eine längere Sprühbeizanlage angeschafft.

Die Beiztemperaturen konnten erhöht werden, die Prozesstechnik wurde verbessert. Man ist nunmehr in der Lage, auch Titan- und Zirkoniumbleche auf dieser Anlage zu verarbeiten. Zudem wird man so der Entwicklung vom 6 m- zum 12 m-Standard gerecht.

Die Bestrebungen zielen zwar auf immer längere und dünnwandigere Rohre, aber hier setzt die Physik ihre Grenzen. Denn die Rohre werden je nach Wanddicke jenseits bestimmter Längen instabil. Auch der Transport auf der Straße stößt bei 12 m langen Rohren an seine Grenzen.

Die Rohrleitungen in Geothermie-Kraftwerken sind sehr hohen mechanischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen ausgesetzt. Diese Anforderungen kann nur ein hochnickelhaltiger Werkstoff wie Nicrofer 6020 hMo (Alloy 625) erfüllen.

Zu beachten ist jedoch auch, dass die Schweißnähte zwischen den Rohren immer die schwächsten Glieder der Rohrleitung sind. Das Verlängern der Rohrabschnitte auf 12 m verringert die Zahl der Schweißnähte auf die Hälfte und vermindert somit das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls des Rohrsystems. Zusätzlich werden die Fertigungskosten verringert.