Lithiumgewinnung Kann Geothermie künftig auch Batterierohstoffe liefern?

Anbieter zum Thema

Fraunhofer IEG Research Institution for Energy Inf

GLYN GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

N & H Technology GmbH

Wärme und Lithium aus derselben Bohrung: Forscher sehen in der Kombination von Geothermie und Lithiumgewinnung das Potenzial, Geothermie wirtschaftlicher zu machen und gleichzeitig die europäische Rohstoffversorgung zu stärken.

Lithium zählt zu den wichtigsten Rohstoffen für Elektrofahrzeuge und stationäre Energiespeicher. Gleichzeitig arbeitet Europa daran, die Abhängigkeit von Importen zu reduzieren und eigene Lieferketten aufzubauen. Eine aktuelle Studie unter Beteiligung des Fraunhofer IEG zeigt nun einen Ansatz, der beide Ziele miteinander verbindet: Tiefe Geothermie könnte künftig nicht nur klimafreundliche Wärme liefern, sondern gleichzeitig Lithium für die Batterieproduktion bereitstellen.

Thermalwasser als Rohstoffquelle

Bei der tiefen Geothermie wird mehrere Kilometer tiefes Thermalwasser an die Oberfläche gefördert, um seine Wärme für Fernwärmenetze oder industrielle Prozesse zu nutzen. Anschließend wird das abgekühlte Wasser wieder in den Untergrund zurückgeführt.

Nach den Untersuchungen der Forschenden enthält das salzhaltige Tiefenwasser im Norddeutschen Becken teilweise relevante Mengen gelösten Lithiums. Durch Verfahren der direkten Lithiumextraktion (Direct Lithium Extraction, DLE) könnte der Rohstoff nach der Wärmenutzung aus dem Thermalwasser gewonnen werden, bevor dieses wieder in den Untergrund gelangt.

Die Autorinnen und Autoren der Studie schätzen das theoretische Lithiumpotenzial des Norddeutschen Beckens auf bis zu 26,5 Millionen Tonnen Lithiummetall beziehungsweise rund 141 Millionen Tonnen Lithiumcarbonat.

Zusätzliche Erlöse könnten Geothermie wirtschaftlicher machen

Der eigentliche Mehrwert liegt jedoch weniger in der Rohstoffmenge als im Geschäftsmodell. Tiefe Geothermie zählt zu den kapitalintensiven Formen der erneuerbaren Energieversorgung. Insbesondere die Bohrungen verursachen hohe Investitionskosten, die sich häufig erst über lange Betriebszeiten amortisieren.

Kann dieselbe Infrastruktur neben Wärme zusätzlich Lithium liefern, entsteht eine zweite Erlösquelle. Dadurch könnten sich Geothermieprojekte wirtschaftlich attraktiver darstellen und neue Investitionen erleichtern. Energieversorger würden in diesem Fall nicht ausschließlich Wärme erzeugen, sondern gleichzeitig einen strategisch wichtigen Batterierohstoff bereitstellen.

Bedeutung für die Batterie-Lieferkette

Für die europäische Batterieindustrie wäre eine heimische Lithiumgewinnung vor allem aus strategischer Sicht interessant. Der Rohstoff stammt heute überwiegend aus Australien, Chile, Argentinien und China. Gleichzeitig entstehen in Europa neue Zellfabriken und Fertigungskapazitäten für Elektrofahrzeuge sowie stationäre Energiespeicher.

Auch wenn eine Gewinnung aus Geothermie den europäischen Lithiumbedarf voraussichtlich nicht vollständig decken kann, könnten regionale Quellen die Versorgungssicherheit erhöhen und Transportwege verkürzen. Darüber hinaus wäre die Lithiumproduktion unmittelbar mit einer bestehenden Energieinfrastruktur verknüpft, anstatt einen eigenständigen Bergbaubetrieb zu erfordern.

Zwischen geologischem Potenzial und wirtschaftlicher Förderung

Die in der Studie genannten Ressourcen sollten jedoch nicht mit tatsächlich verfügbaren Fördermengen gleichgesetzt werden. Das ausgewiesene Lithiumpotenzial beschreibt zunächst die im Untergrund vorhandenen geologischen Ressourcen. Wie viel davon später technisch und wirtschaftlich gewonnen werden kann, hängt von zahlreichen Faktoren ab.

Nach Angaben des Forschungsteams müssen dafür mehrere Voraussetzungen erfüllt sein:

• ausreichend hohe Lithiumkonzentrationen im Thermalwasser,

• dauerhaft wirtschaftliche Fördermengen,

• eine effiziente Integration von Wärme- und Lithiumgewinnung,

• korrosions- und verschleißbeständige Anlagenkomponenten,

• sowie Umweltverträglichkeit, Genehmigungsfähigkeit und gesellschaftliche Akzeptanz.

Erst wenn diese Faktoren zusammenkommen, lässt sich aus dem theoretischen Potenzial eine wirtschaftlich tragfähige Rohstoffquelle entwickeln.

Praxisbeispiel: Vulcan Energy

Während die Fraunhofer-Studie das Potenzial der kombinierten Wärme- und Lithiumgewinnung untersucht, verfolgt Vulcan Energy diesen Ansatz bereits im Oberrheingraben. Das Unternehmen plant, Lithium aus geothermischer Sole zu gewinnen und gleichzeitig erneuerbare Wärme sowie Strom bereitzustellen. Die aktuelle Studie bestätigt damit wesentliche Annahmen, auf denen das kommerzielle Konzept solcher Projekte basiert.

Mehrfachnutzung vorhandener Infrastruktur

Die Studie verdeutlicht einen grundlegenden Trend der Energiewende: Bestehende Infrastrukturen sollen künftig mehrere Aufgaben gleichzeitig übernehmen. Im Fall der tiefen Geothermie bedeutet das, dass eine einzelne Bohrung nicht nur Wärme bereitstellt, sondern zusätzlich zur Gewinnung kritischer Rohstoffe beitragen kann.

Ob sich dieses Konzept in größerem Maßstab durchsetzt, werden die kommenden Jahre zeigen. Technisch gilt die direkte Lithiumextraktion inzwischen als vielversprechender Ansatz, der Übergang von Pilotprojekten in den wirtschaftlichen Dauerbetrieb steht jedoch vielerorts noch bevor. Gelingt dieser Schritt, könnte Geothermie künftig nicht nur ein Baustein der Wärmewende sein, sondern auch einen Beitrag zum Aufbau einer resilienteren europäischen Batterie-Lieferkette leisten.

 (mr)

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Geothermics“ unter dem Titel „Perspectives of co-extraction of geothermal heat with the critical raw materials lithium and copper from sedimentary basin fluids on the example of the North German Basin“ veröffentlicht. An der Arbeit waren Forscher des Fraunhofer IEG, des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung, der Universitäten Kiel und Potsdam sowie weiterer Forschungseinrichtungen beteiligt.

(ID:50901089)