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Batterie-Lieferkette Deutschland

Lithium aus dem Oberrheingraben

15. Dezember 2020, 16:11 Uhr   |  Ute Häußler

Lithium aus dem Oberrheingraben
© EnBW/Uli Deck

Ein Blick ins Innenleben der Geothermieanlage Bruchsal

Lithium ist als Rohstoff für die E-Mobilität begehrt, bisher als Importware. Um den steigenden Bedarf zu decken, wird die Produktion mit Tiefengeothermie getestet – im deutschen Oberrheingraben. Jetzt wird in Bruchsal eine Pilotanlage im Geothermiekraftwerk errichtet, im Verbundprojekt UnLimited.

Deutschland deckt seinen Bedarf an Lithium bislang vollständig über Importe, doch die Nachfrage steigt stetig, da Lithium-Ionen-Batterien auch für mobile und tragbare Anwendungen sehr gefragt sind. Weltweit zeigen auch Geothermieanlagen zum Teil beachtliche Gehalte an Lithium im Tiefenwasser – die Frage ist, wie es extrahiert werden kann. Das Projekt UnLimited („Untersuchungen zur Lithiumproduktion aus heißen Tiefenwässern in Deutschland“) setzt sich zum Ziel, die notwendigen technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für eine Lithiumproduktion aus heißem Tiefenwasser in Deutschland zu entwickeln.

Lithium für 20 000 Batterien jährlich

Ziel ist, am Ende des Verbundprojekts im Pilotmaßstab Lithium aus Geothermalwasser bei gleichzeitigem Anlagenbetrieb zu gewinnen. Rund 30 bis 70 Liter Wasser werden pro Sekunde in jeder Geothermieanlage des Oberrheingrabens nach oben gebracht. Das entspricht in 40 Minuten der Menge Lithium, die für eine Autobatterie benötigt wird, in rund zwei Minuten der eines eBikes. So könnte bei rund 8 000 Betriebsstunden jährlich in der Geothermieanlage in Bruchsal eine Lithiummenge gewonnen werden, die ausreichend ist für die Produktion von etwa 20 000 Batterien.

Die Projektkosten liegen bei rund 3,4 Millionen Euro. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt UnLimited mit einem Betrag von 2,7 Millionen Euro. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Verbundprojekt mit rund 2,7 Millionen Euro. Die EnBW Energie Baden-Württemberg AG arbeitet als Kooperationsführer gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und den Partnern BESTEC, HYDROSION und Universität Göttingen an der eine Pilotanlage im Geothermiekraftwerk Bruchsal.

Heimische Produktion eröffnet Alternativen für Lieferketten

Das in Bruchsal erbohrte Wasser ist mit rund 150 mg Lithium pro Liter Wasser relativ reich an Lithium. Es werde zwar nicht die bundesweit benötigte Menge liefern, doch diese heimische Produktion eröffne Alternativen für Lieferketten und reduzierte Umwelteinwirkung.

In der Geothermieanlage Bruchsal wird seit 2010 Tiefenwasser für Wärme und Strom gefördert, mit dem Wasserdurchsatz werden dabei rund 800 Tonnen Lithiumchlorid pro Jahr ungenutzt gefördert und zurückgeführt. Die EnBW entwickelte gemeinsam mit dem KIT ein Verfahren, mit dem sich im Labormaßstab das im Tiefenwasser gelöste Lithium nachhaltig gewinnen lässt. Mit dem Pilotprojekt wird nun die technische Umsetzung unter Realverhältnissen geprüft und die Wirtschaftlichkeit auch im größeren Maßstab bestimmt.

Lithiumgehalt in Thermalwässern effizient nutzen

Bisherige Untersuchungen zeigen, dass es im Norddeutschen Becken und im Oberrheingraben erhöhte Lithiumgehalte in Thermalwässern gibt. Aus Schichten zwischen 3.000 und 5.000 Metern Tiefe wird das zwischen 160 und 180 Grad Celsius heiße Tiefenwasser erbohrt, das dann durch einen Wärmetauscher geht. Dort setzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an – parallel zum Geothermiebetrieb – und bringen ein Ionensieb ein. Im Labor laufen die Prozesse mit etwa 85- bis 95-prozentiger Effizienz, angestrebt ist eine Effizienz im Reallabor von etwa 70 Prozent.

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KIT - Karlsruher Institut für Technologie, EnBW Energie Baden-Württemberg AG