Erwin Knapek Kraft und Wärme aus der Tiefe Das Geothermie

Erwin Knapek
Kraft und Wärme aus der Tiefe
Das Geothermie Kraftwerk Unterhaching
Geothermie – warum?
99% der Erdkugel
sind heißer als
1.000o C
und nur
0,1% ist kälter
o
als 100 C
Daseinsvorsorge der Kommunen
Den Kommunen wird im Grundgesetz
der Bundesrepublik Deutschland
(Art.28)
und in der Verfassung des
Freistaats Bayern (Art.83)
als besondere Aufgabe die
Sicherung der Lebensgrundlagen
zugewiesen.
Globales Klimaexperiment
„Der Anstieg des CO2 wird zukünftigen Menschen erlauben, unter einem
wärmeren Himmel zu leben.“
Ziel 350 ppm
Svante Arrhenius
1896
Quelle: Quaschning, Globales Klimaexperiment; bwk 05/2003, S.38-41
Potenziale der Geothermie
Norddeutsches Becken
Potenziell
hydrothermale
Vorkommen
Oberrheingraben
Molassebecken
Aquifere
Kristallin
Stromerzeugung
Quelle: IE Leipzig
Hydrothermale
Wärmenutzung
Das geothermische Potenzial ist gewaltig, die
Umsetzung ist eine riesige Herausforderung!
Jahresstrombedarf in Deutschland: 2 EJ / ~ 560 TWh / ~ 65 GWel
Region
Reservoir
Maximaler
Installierb. Produktion
Elektrische
Volumenstrom
Leistung
3/h
Energie [EJ]
für
360
m
3
[m /h]
[GWel]
Oberrheingraben Kristallin
100
62
20
hoch
Oberrheingraben Muschelkalk
300
0,2
0,07
mittel hoch
Oberrheingraben Buntsandstein
200
2
0,7
mittel
> 300
0,5
0,2
hoch
Süddeutsches
Molassebecken
Malmkarst
Rein rechnersich sind für 65 GWel ca. 17.500
Geothermieanlagen vom Typ Unterhaching notwendig
Quelle: Inst. f. Energetik, Leipzig 2005
Geologie und Wassertemperatur
der südbayrischen Molasse
Isothermen Top - Malm
Quelle GGA, Hannover
Reflexionsseismik
SW
0
Geophone
NE
100
200
300
400 m
-100
-100
NN
NN
100
100
200
200
300
300
400
400
500
m
500
m
Reflektor
VSP
Quelle: GGA
Reflexionsseismik
Hydrothermales
System
Gesteinsschicht im Untergrund
ist wasserführend  Aquifer
Erschliessen dieses Aquifers
und fördern des
Thermalwassers mit
unterschiedlichen
chemischen
Zusammensetzungen
Auskoppeln der Wärme an der
Oberfläche über einen
zweiten Kreislauf und
Thermalwasser wieder
zurückpumpen
Bohrplan
Rollenmeißel
Bicentermeißel
Fündigkeiten
27. 09. 2004
Fördermenge: 150 l/s
Temperatur: 122 °C
Bohrlänge: 3.464 m
Senkrecht: 3350 m
18. 01. 2007
Schüttung: >> 150 l/s
Temperatur: 133 °C
Bohrlänge: 3.864 m
Senkrecht: 3580 m
Zertifizierung „ausländischer“
Bohrmaschinen
Bayern legt im Gegensatz zu anderen Bundesländern das
BBergG bezüglich der statischen Sicherheit von Bohrgeräten
buchstabengetreu aus.
Bohrgeräte ausländischer (incl. EU) Bohrfirmen müssen die
statische Sicherheit durch Vorweisen der Statikunterlagen
beweisen. Diese werden von Herstellern nie mitgeliefert.
Somit muss diese Statik mit hohem Zeitaufwand (7 bis 8
Monate) vom Bayerischen Bergamt nachgerechnet werden.
Die international und in anderen Bundesländern anerkannte API
Norm (USA) wird nicht anerkannt, das ist kostentreibend und
bringt Projekte in wirtschaftliche Schwierigkeiten
Potenzial des Geothermieprojektes
Unterhaching

Ergebnis und Ziele für Gt 1:
• Förderung bis zu 38 MW thermische Leistung
• Produktion bis zu 3,4 MW elektrische Leistung
• Aufbau eines Fernwärmenetzes mit bis zu 76 MW
Anschlussleistung
• Entlastung der Umwelt durch CO2 - Einsparung in Höhe
von 30.000 - 40.000 Tonnen
Gt 2 hat 7 MWtherm mehr aber auch eine wesentlich
bessere Injektivität als Gt 1.
Überblick (Plan und Realisierung)
Geothermie BHKW Unterhaching
Weitere Möglichkeiten: Klimatisierung/Kälte (>80° C)
Niedertemperaturnetz, Gewächshäuser, Fischzucht, Trocknungsanlagen,
Thermalbad (< 60°C)
Hydraulik
Erlaubnisfeld Unterhaching 2007
Höhenmodell Purbeck Unterhaching
Erlaubnisfeld
Unterhaching 2002
Warte – Maschinenhalle - Kühltürme
Modell Siemens AG
Kalina Kraftwerk
Blockschaltbild Kalina Kraftwerk
122 0 C
20 bar
36 0 C
6,6 bar
Thermalwasser
Verdampfer
75 0 C
6,8 bar
119 0 C
20,3 bar
Kondensator
Kühlkreislauf
NDND-Vorwärmer Seperator
HD-Seperator
60 0 C
19,6 bar
12,50 C
6,5 bar
Turbine
130 C
24 bar
53 0 C
20,4 bar
Kondensatbehälter
Speisewasserpumpe
Turbine, Getriebe, Generator
Verdampfer: Plattenwärmetauscher
Wärmetauscher für:
Vorwärmer und Kondensator
Maschinenhalle (3)
Kondensatoren
Fernwärme
ND-Vorwärmer
Turbosatz
Verdampfer
Quelle: Siemens
Kühlturm - Prinzip
Verdunstungsverlust
Luft
Kondensator
Zusatzwasser
Abschlämmverlust
Quelle: Siemens
Fernwärme 2008
Weiterer Ausbau des Fernwärmenetzes für
2009 geplant (ca. 6 MWtherm)
Derzeit 28 km Fernwärmeleitung
Angeschlossen sind öffentliche Gebäude,
Gewerbebetriebe und 3000 Haushalte mit
31 MWtherm Anschlussleistung
Motivation zum Anschluss:
Versorgungssicherheit durch die Gemeinde
Kalkulierbare Preise
CO2 Zertifizierung im Gewerbe
Anschluss für
Einfamilienhaus: 1233 €
Arbeitspreis:
5,015 ct/kWh (2008)
Ergebnis 2008
Wärmeenergie:
47 023 MWh
42 658 MWh geothermisch (91%)
4 365 MWh fossil (95% Pumpenausfall)
Leistungsspitze:
14,5 MW im Dezember 2008
Leistungsabnahme: 30,420 MW
Thermalwasser:
2 279 343 m³ (Schüttung: 97 l/s)
Erstmals konnte auch die Steuerung des Thermalwassers für den
parallelen Betrieb zur Wärmeversorgung und Stromerzeugung
getestet werden (Energiemagementsystem).
Potenzial der
Geothermie
Unterhaching
MWtherm
Vertraglich verbriefte
Fernwärmeleistung
Fernwärme (Winter)
tatsächliche Spitzenlast
Thermisches Leistungspotenzial für
Stromproduktion mit Kalina Technik
Fernwärme (Sommer)
Grundlast
Preisindizies
Geschätzte Preisentwicklung
für Geothermie - Fernwärme
265
255
245
235
225
215
205
195
185
175
165
155
145
135
125
115
105
95
85
75
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Investitionsgüter
Personalkosten
Heizöl
Erdgas
Quelle: Stat. Bundesamt
Strom
Fernwärme-Anbieter
Geothermie Unterhaching
Fazit
Warum Geothermie-Fernwärme?
Wettbewerbsvorteile gegenüber fossilen Energieträgern
 Weitestgehende Unabhängigkeit von ansteigenden
Heizöl- und Erdgaspreisen (28%)
 Stabilere und konkurrenzfähige Preise
 Energieversorgung aus der Gemeinde mit heimischer
Energie und Wertschöpfung vor Ort
 Versorgungssicherheit (unabhängig von Importen)
 Sauber, CO2 – emissionsfrei, sehr geringe
Umwandlungsverluste (energiesparend)
 Geringe Anschlusskosten
 Platzsparende Wärmetauscher, kein Kamin
Fazit
 Unterhaching hat derzeit die produktivsten Bohrungen in
Deutschland, beide Bohrungen kommunizieren
 Das Projekt Unterhaching zeigt die Möglichkeiten der
ganzheitlichen Nutzung (Wärme, Kälte, Strom) geothermischer
Energie als Standortvorteil
 Durch Voruntersuchungen (wichtig: Seismik) fundierte
Machbarkeitsstudien sind Voraussetzung für Versicherungen,
Planung und spätere Wirtschaftlichkeit
 Vorzugsweise sollten in Bayern Kommunen Geothermie
anbieten. Das leitet sich aus der bayerischen Vorrangsregelung der Wärmenutzung und der derzeitigen Situation
(Wirtschaftskrise) ab.
 Der Freistaat Bayern sollte kommunale Projekte mit
Landesbürgschaften absichern
Politisches Fazit
Nach Auffassung vieler Geologen sind in der Region
München die Erlaubnisfelder zu klein und zu dicht
aneinanderliegend (keine optimale Nutzung)
In Bayern gibt es keine Bündelung der verwaltungstechnischen Verfahren (Bergrecht, Wasserrecht, Baurecht)
Die Erlaubnisfelder werden zwar hoheitlich vergeben,
deren rechtliche Nutzung als Bewilligungsfeld wird aber
nicht hoheitlich gesichert (keine Verläßlichkeit).
Investitionen können durch administrative Entscheidungen
erst nach erfolgten Bohrungen verloren sein
Warum
Geothermie???
 … weil wir als Bürger, Unternehmer oder auch als Kommune
eine nicht delegierbare Verantwortung für den Klimaschutz
haben
 … weil wir nicht warten müssen und dürfen, bis sich die
großen Energiekonzerne auf den Weg machen
 … weil es eine wirtschaftliche und ökologische Alternative zu
fossiler oder atomarer Energieerzeugung im Grundlastbereich
ist
 … weil es funktioniert!!!
Geotechniktag_130209
Danke
für die
Aufmerksamkeit