Die Puna Geothermal Venture Anlage, Hawai’i’s einziges geothermisches Kraftwerk, wird nach zweijähriger Schließung auf der Big Island wiedereröffnet. Als der am stärksten vom Erdöl abhängige Staat der Nation hat sich Hawai’i dem Ausstieg aus fossilen Brennstoffen zugunsten erneuerbarer Energiequellen verschrieben. Die Wiedereröffnung des Geothermiekraftwerks in Puna ist zwar nicht unumstritten, hat aber das Potenzial, Hawai’i auf dem Weg in eine sauberere und weniger von fossilen Brennstoffen abhängige Zukunft zu unterstützen.
Wie Geothermie auf Hawai’i funktioniert
Geothermiekraftwerke nutzen Dampf zur Stromerzeugung. Der Dampf stammt aus Reservoirs mit heißem Wasser, die sich einige Kilometer oder mehr unter der Erdoberfläche befinden. Geothermische Energie wird vor allem auf der Insel Hawai’i (Big Island) zur Stromerzeugung genutzt, indem man Bohrungen von über 5.000 Fuß in geologische Hot Spots entlang der Riftzone des Vulkans Kīlauea durchführt. Die Bohrungen zapfen Bereiche an, in denen Flüssigkeit mit hoher Temperatur, ausreichendem Druck und ausreichender Gesteinsdurchlässigkeit vorhanden ist. Das Vorhandensein dieser Bohrungen führt zu Druckveränderungen, durch die Dampf, der giftigen Schwefelwasserstoff und Sole (Wasser mit Siliziumdioxid und Schwermetallen) enthält, zum Bohrlochkopf aufsteigt. Vom Bohrlochkopf aus treibt der Dampf entweder direkt Turbinen an oder erhitzt eine sekundäre Flüssigkeit, Pentan, die die Turbinen antreibt, abgekühlt und dann wieder erhitzt wird. Nachdem der Dampf von der Anlage verbraucht wurde, wird er zusammen mit der Sole entsorgt, indem er entweder in oberirdische „Teiche“ geleitet oder über Injektionsbohrungen wieder in den Untergrund eingeleitet wird.
Umstrittene geothermische Entwicklung in Hawai’i
Im Jahr 1973 unterstützten das US-Energieministerium und die National Science Foundation den Staat Hawai’i mit Zuschüssen zur Finanzierung geothermischer Forschung auf Big Island. Die Forschung führte zur Entwicklung der ersten kommerziell nutzbaren geothermischen Bohrung auf Hawaii, dem Hawai’i Geothermal Project-Abbott (HGP-A). Die Bohrungen begannen ohne Umweltverträglichkeitsprüfung und ohne die Öffentlichkeit zu beteiligen.
Mehr als zehn Jahre lang wurden die Bohrung und das dazugehörige Kraftwerk ohne angemessene Technologie zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung und ohne behördliche Aufsicht durch den Staat oder die Bundesregierung betrieben. Dampf und Sole wurden in nicht ausgekleideten Gruben entsorgt, und bei regelmäßigen Brunnenreinigungen und Unfällen wurde Schwefelwasserstoff in die umliegende Nachbarschaft freigesetzt. 1989 reichten Anwohner bei der Zivilschutzbehörde und der Planungsabteilung des Bezirks eine Petition ein, in der sie den Entzug der Genehmigung für HGP-A forderten. In der Petition wurde angeführt, dass in den vorangegangenen drei Monaten an insgesamt vierzehn Tagen das System zur Bekämpfung von Schwefelwasserstoff ausgefallen war, so dass tödliches Schwefelwasserstoffgas in die Luft gelangte. Aufgrund dieser Beschwerden und eines weiteren größeren Lecks erließ die Planungsbehörde einen „Sofortmaßnahmenplan“, wonach HGP-A nur so lange in Betrieb bleiben sollte, bis die neu errichtete Anlage von Puna Geothermal Venture (PGV) funktionsfähig war.
Das Puna Geothermal Venture begann 1980 als Joint Venture zur Entwicklung geothermischer Energie auf einem 500 Morgen großen Grundstück 21 Meilen südöstlich von Hilo, Hawai’i. 1986 sicherte sich PGV einen Vertrag mit Hawaiian Electric Industries (HELCO), dem größten Stromlieferanten im Bundesstaat Hawaii, über die Lieferung von 25 Megawatt (MW) Strom bis 1993. PGV wurde 1989 von Ormat Energy Systems, Inc. (Ormat) aufgekauft, die 1989 das von PGV vorgeschlagene Kraftwerk mit anderen Turbinen und einem anderen Kühlsystem neu konzipierte, von dem sie behaupteten, dass es keine Emissionen verursachen und mit einem drastisch niedrigeren Geräuschpegel arbeiten würde als das gescheiterte HGP-A. PGV ist es zwar nicht gelungen, Gaslecks zu verhindern, aber der Betrieb war sauberer als bei HGP-A.
PGV hatte bei seiner Eröffnung 1993 eine Erzeugungskapazität von 25 MW, die 1995 auf 30 MW und 2012 auf 38 MW erweitert wurde. Im Jahr 2017 lieferte PGV 31 % des Stroms auf Big Island (nicht auf der gesamten hawaiianischen Inselkette). Mit 57 % des Stroms aus erneuerbaren Quellen wie Sonne, Wind und Erdwärme war PGV für mehr als die Hälfte aller auf der Insel erzeugten erneuerbaren Energien verantwortlich. Mark Glick, ein Spezialist für Energiepolitik und -innovation am Hawaii Natural Energy Institute, bezeichnete PGV als „Anker der erneuerbaren Energien auf Big Island.“
Schließung von PGV
Am 3. Mai 2018 begann der untere Puna-Vulkanausbruch in der östlichen Riftzone des Kilauea. Lavafontänen, Lavaströme und vulkanisches Gas wurden von Erdbeben und Bodenverformungen begleitet. PGV, besorgt über mögliche Freisetzungen von giftigem Schwefelwasserstoffgas und Explosionen in der Anlage, begann damit, die Anlagen abzuschalten und die 60.000 US-Gallonen hochentzündlichen Pentans zu entfernen.
Die elf Bohrlöcher wurden mit kaltem Wasser stabilisiert und dann mit Metallpfropfen verschlossen. Am 27. Mai näherten sich Lavaströme mehreren der verschlossenen Bohrlöcher und bedeckten zwei vollständig. Am 30. Mai wurden ein Umspannwerk und ein dritter Brunnen mit Lava bedeckt. Das PGV wurde daraufhin geschlossen und mit fossilen Brennstoffen betriebene Generatoren wurden in Betrieb genommen, um die Big Island vor einem Stromausfall zu bewahren.
Moving Forward
Nach der Schließung des PGV im Jahr 2018 verbrennt die Big Island seitdem „Restbrennstoff“, der aus den öligen Überresten des Raffinationsprozesses besteht. Pläne zur Wiederaufnahme der geothermischen Stromerzeugung bis Ende 2019 wurden durch Genehmigungsprobleme verzögert, die die Erwartungen zurückwarfen. Aufgrund zusätzlicher Probleme im Zusammenhang mit der COVID-19-Pandemie war PGV gezwungen, die Wiedereröffnung auf Ende September 2020 zu verschieben.
Ormat, der Eigentümer von PGV, hat die Zeit genutzt, um die Anlage weiterzuentwickeln und einen Expansionsprozess einzuleiten. Im vergangenen Monat meldete das Unternehmen, dass zwei neue Produktionsbohrungen niedergebracht wurden und dass weitere Bohrungen folgen werden.
PGV hatte auch mit Umweltgruppen zu tun, die sich mit Unfällen im Zusammenhang mit Schwefelwasserstoff befassen. Anfang September lehnte das staatliche Ministerium für Land und natürliche Ressourcen einen Antrag des Pele Defense Fund, einer Interessengruppe für traditionelle hawaiianische Praktiken, auf eine Umweltprüfung ab. Nach Angaben des staatlichen Gesundheitsdirektors Bruce Anderson hat die Gesundheitsbehörde von Hawaii „alle Umweltfaktoren eingehend geprüft“ und festgestellt, dass eine neue oder zusätzliche Prüfung für die Wiedereröffnung der Anlage nicht erforderlich ist.
PGV Senior Director Mike Kaleikini erklärte am 23. September, dass die Anlage zunächst ihre kleinste Einheit mit einer Leistung von 3 MW in Betrieb nehmen will. Es wird erwartet, dass die Energieproduktion bis Ende 2020 schrittweise auf 29 MW ansteigt. Das Unternehmen beabsichtigt außerdem, die 38-MW-Kapazität der Anlage im Jahr 2022 um 8 MW zu erweitern.
Die Bedeutung der Geothermie auf Hawai’i
Die Wiedereröffnung der Anlage trägt dazu bei, dass Hawai’i wieder auf dem richtigen Weg ist, um die Ziele zu erreichen, die 2008 im Rahmen der Hawai’i Clean Energy Initiative (HCEI), einer Partnerschaft zwischen dem Bundesstaat Hawai’i und dem US-Energieministerium, festgelegt wurden. Die HCEI ist ein Versuch, die Abhängigkeit des Staates von Erdöl und anderen fossilen Brennstoffen für die Energieerzeugung zu verringern. Die starke Abhängigkeit von importiertem Erdöl und die isolierten Inselnetze tragen dazu bei, dass Hawai’i den höchsten durchschnittlichen Strompreis für alle Sektoren aller Bundesstaaten hat.
Das ursprüngliche Gesamtziel des HCEI bestand darin, bis 2030 einen Anteil von 70 % sauberer Energie zu erreichen, wobei sowohl erneuerbare Ressourcen als auch Effizienzsteigerungen berücksichtigt wurden. Im Jahr 2015 wurde der staatliche Standard für erneuerbare Energien (Renewable Portfolio Standard, RPS) geändert, um Hawai’i zum ersten Staat zu machen, der sich eine gesetzlich vorgeschriebene Frist gesetzt hat, bis 2045 100 % seines Stroms aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen. Die politischen Aussagen des HCEI betonen folgende Punkte: Minimierung der Ölabhängigkeit, Einsatz von erneuerbaren Ressourcen mit geringerem Treibhausgasgehalt, Maximierung der aus einheimischen Ressourcen gewonnenen Energiemenge und Verfolgung von Energieeffizienzmaßnahmen, die kosteneffizient sind.
Obwohl Hawai’i immer noch stark von fossilen Brennstoffen abhängig ist, verfügt der Bundesstaat aufgrund der Fülle an erneuerbaren Energiequellen, die die Inseln bieten, über ein großes Potenzial an erneuerbaren Energien. Erneuerbare Energien liefern derzeit 19 % der Stromerzeugung auf Hawaii. Die wichtigsten Quellen für erneuerbare Energien sind Sonne, Wind, Biomasse und Erdwärme.
- Solarenergie: Die gesamte Solarenergie auf Hawaii macht mehr als die Hälfte der gesamten erneuerbaren Energieerzeugung des Bundesstaates aus, vor allem aufgrund des Wachstums der kleinen, auf Kundenstandorten installierten Photovoltaik (PV), die sich seit 2014 fast verdoppelt hat. Als Teil von Hawaiis Engagement für sein Ziel, 100 % erneuerbare Energien zu erzeugen, schreiben die staatlichen Bauvorschriften vor, dass alle neuen Einfamilienhäuser mit Solar-Warmwasserbereitern ausgestattet sein müssen.
- Wind: Die Windenergie erzeugt fast 26 % der auf erneuerbaren Energien basierenden Elektrizität des Bundesstaates, wobei 120 Windturbinen über die gesamte Inselkette verstreut sind. Mehrere Offshore-Windprojekte wurden für die Bundesgewässer um Oahu vorgeschlagen, und das U.S. Bureau of Ocean Energy Management hat weitere Bewerbungen von Unternehmen eingeholt, die an der Verpachtung von Offshore-Windenergieanlagen interessiert sind.
- Biomasse: Biomasse macht etwa 13 % der gesamten erneuerbaren Energieerzeugung des Bundesstaates aus. Biomasse, die meist aus landwirtschaftlichen Abfällen wie Bagasse aus Zuckerrohr besteht, wird im ländlichen Hawaii seit langem zur Erzeugung von Wärme und Strom genutzt. Mit der Schließung vieler Zuckerplantagen ist diese Quelle zurückgegangen, aber Biomasse spielt immer noch eine wichtige Rolle bei der Erzeugung erneuerbarer Energie für Hawaii. Das 120-MW-Kraftwerk Campbell Industrial Park, das 2010 auf O’ahu in Betrieb genommen wurde, ist vermutlich der weltweit größte kommerzielle Stromgenerator, der ausschließlich mit Biodiesel betrieben wird.
- Geothermie: Hawai’i ist einer von sieben Bundesstaaten mit Stromerzeugung aus geothermischen Ressourcen, die etwa 5 % der erneuerbaren Stromversorgung des Bundesstaates ausmachen.
Der Verlust von PGV führt zwar nur zu einem Rückgang der erneuerbaren Energieerzeugung in Hawai’i um 5 % (für die gesamte Inselkette, nicht nur für Big Island), verhindert aber auch die weitere Entwicklung der Geothermie. Vor der Abschaltung im Jahr 2018 erzeugte PGV 38 MW an Strom. Untersuchungen des Hawai’i State Energy Office aus dem Jahr 2016 deuten darauf hin, dass es auf der Big Island geothermische Reserven von mehr als 1.000 MW geben könnte, was ausreichen würde, um Maui, die Big Island und etwa ein Viertel von O’ahu gemeinsam mit Strom zu versorgen.
Die Wiedereröffnung des PGV hat das Potenzial, Hawai’i auf dem Weg in eine sauberere und weniger von fossilen Brennstoffen abhängige Zukunft zu unterstützen. Solar- und Windenergie sind die größten erneuerbaren Energiequellen des Staates, aber auch die Geothermie spielt eine wichtige Rolle bei der Umsetzung der Hawai’i Clean Energy Initiative. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Hawai’i weiterhin in saubere Energiequellen investiert und diesen Vorrang einräumt, um das Ziel des Staates zu erreichen, bis 2045 zu 100 % aus erneuerbaren Energien zu bestehen.