Geothermie-Wärmeprojekte

„Bürgermeistermodell“ - Geothermie-Wärmeprojekte
TU Bergakademie Freiberg & CiF e. V.
Prof. Dr.-Ing. H. Klapperich
Dr. Thomas Reif, Sonntag & Partner
1
Freiberg, 04. Juni 2009
Die Themen:
1. Geothermisches Potential und Nutzungsmöglichkeiten
2. Projektkonzeption / -planung / -optimierung
3. Best Practice – realisierte Wärmeprojekte in Bayern
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Aktueller Projekt-/ Planungsstand
Projekteckdaten
Absatz-/ Versorgungsplanung
Investitionsplanung
Finanzplanung
Ertragsplanung
Sensitivitätsanalyse
Reservoirerschließungskosten
4. Fazit / Ausblick Sachsen
5. Über uns
2
Freiberg, 04.Juni 2009
1. Geothermisches Potential und Nutzungsmöglichkeiten
a) Hydrothermale Vorkommen in Deutschland
Norddeutsches Becken
Oberrheingraben
Molassebecken
Tendenziell eher
HDR /
EGS!
Hydrothermal
und/oder
EGS!
Quelle: Bayerischer Geothermieatlas
3
Freiberg, 04.Juni 2009
•
Kritische Parameter der Umsetzung:
- Temperatur
- Fließraten
- Nachhaltigkeit der Fließraten
•
Die Schwierigkeit:
Die Erdwärme benötigt ein Transportmedium zur Oberfläche
- Sehr günstige Voraussetzungen in Südbayern (Molassebecken)
- günstige Voraussetzungen im Oberrheingraben
- Noch günstige Voraussetzungen im Norddeutschen Becken
4
Freiberg, 04.Juni 2009
Alternativen:
• Hot-Dry-Rock / Enhanced Geothermal Systems / Hot-Fractured-Rock
- Der Wärmeträger Wasser wird zur Wärme gebracht
• Tiefe Erdwärmesonden
- Geschlossenes Erschließungssystem
- Einsatz bei geringer Schüttung
- Konstantes Temperaturniveau
- Bsp.: Arnsberg im Sauerland
• Wärmeversorgung eines Freizeitbades
• Einsatz von 3 km tiefen Sonden
• Ca. 75% Deckung des Wärmebedarfs
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Freiberg, 04.Juni 2009
b) Temperaturabhängige Nutzungsmöglichkeiten
Temperatur in °C
Anwendung
> 200 - 120 [100]
Stromerzeugung
120 [100] - 50
Wärmeversorgung
50 - 35
Balneologische Nutzung
(Thermalwasser)
35 - 20
Wärmepumpenheizung
< 20
Badewasserheizung,
Eisfreihaltung (Strassen)
Natürliche Kühlung
Bei Temperaturen von ca. 150°C und 120 l/s kann eine
elektrische Leistung von rund 5 MW erzeugt werden.
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Freiberg, 04.Juni 2009
c) Aktuelle Geothermieprojekte in Deutschland (Auszug)
Waren / Müritz
Neubrandenburg
Neustadt-Glewe
Prenzlau
Reine
Wärmeprojekte
Speyer
Kombinierte
Strom- und
Wärmeprojekte
- Straubing
Landau
- Garching
- Erding
Insheim
- München-Riem
- Pullach
Soultz-sous-Forêts
- Simbach/
Braunau
- Unterschleißheim
Bad Urach
- Aschheim/Feldkichen/
Mauerstetten
Kirchheim
- Unterföhring
7
?
Bruchsal
Unterhaching
Dürrnhaar
Kirchstockach
Sauerlach
Freiberg, 04.Juni 2009
d) Und die Situation in Sachsen (EGS)?
Geothermisches Potential In Sachsen in kW
110
120
130
Rücklauftemperatur
in °C
20
4.800
5.600
6.400
50
40
9.600
11.200
12.800
50
60
14.400
16.800
19.200
50
Entzugsmenge
EGS-System
in kg/s
Fördertemperatur in °C aus ca. 5.000 m TVD
Wärmevergleichsprojekte Riem (München)
Potential in MW ca.
Einwohnerzahl ca.
Anschlusswert
Wärmenetz in MW ca.
10,0
16.000
geplant
40
IEP (Pullach)
5,3
(bei Rücklauf 61°C)
8.900
geplant
33
AFK (Aschh. /
Feldkirch. / Kirchh.)
GEOVOL
(Unterföhring)
geplant
6,5
25.300
geplant
131
geplant
6,7
8.500
geplant
52
Vgl. Boeck et al.,
Analyse des
tiefengeothermischen
Potenzials im
Freistaat
Sachsen, 2007
Bei Temperaturen > 120°C leisten bereits Entzugsmengen > 30 kg/s einen so
bedeutenden Versorgungsbeitrag, dass die potentiellen Kosten eines EGS-Systems
im Rahmen eines städtischen Versorgung künftig amortisierbar werden
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Freiberg, 04.Juni 2009
2. Projektkonzeption / -planung / -optimierung
a) Einige Entscheidungskriterien für den Projektzuschnitt
•
Energieversorgungsziel: Wärme und / oder Strom?
•
Aufsuchungserlaubnis vorhanden oder erwerbbar, ggf. durch Beteiligung?
•
Welches Temperaturniveau ist im Aufsuchungsfeld zu erwarten?
- Eignung zur Wärmeversorgung? Ggf. hybrid mit Biomasse? Stromproduktion?
- Lassen sich Kraft- und Wärmeprozess rentabel kombinieren?
- „Heiße“ Erdwärme oder Kraftwerksabwärme für die Wärmeversorgung?
•
Welche Tiefen müssen / können erschlossen werden (Bohrkosten!)?
- Lassen sich die Bohrungen allein über die Wärmeversorgung amortisieren?
- Existiert die kritische Kundenmasse für die Wärmeinfrastruktur?
•
Eigenfinanzierung durch die Kommune oder PPP?
Der konkrete Geothermie-Projektzuschnitt ist stets Maßarbeit!
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Freiberg, 04.Juni 2009
b) Erscheinungsformen kommunaler Projekte
•
Es gibt nicht DAS kommunale Geothermieprojekt
•
Eigener Claim der Kommune oder Beteiligung an / Kooperation mit Dritten?
•
Vier typische Erscheinungsformen kommunaler Projekte
1. Rein kommunales Projekt => Wärme („klassische“ Projektgestaltung)
2. Rein kommunales Projekt => Strom und Wärme (selten)
3. Nutzung von Rest- / Abwärme => angelehnt an ein privates Stromprojekt
4. Gemeinschaftsprojekt /-claim Kommune / Privater => Strom und Wärme
•
Aufgabe der Kommunen: Daseinsvorsorge
Infrastrukturaufbau!
Klassische Wärmeprojekte oder Projekte aus Restwärmenutzung
naheliegend
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Freiberg, 04.Juni 2009
c) Geologische / technische Projektplanung
1. Genaue Ermittlung
des Wärmebedarfs
2. Genaue Abstimmung
der Energiequellen
(Analyse der SiedlungsStruktur, Art und Alter
der Bebauung, Fragebogenaktion)
(Geothermie, Biomasse,
Wärmepumpen)
PLANUNGSKREISPROZESS
4. Netzplanung
(Hydraulische Gegebenheiten, „Begehbarkeit“,
Großabnehmer, Ausbau/
Verdichtung)
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3. Optimale Auswahl
des Standorts
(hinsichtlich der WasserMenge, -temperatur,
und Wärmenetzes)
Freiberg, 04.Juni 2009
d) Die Herausforderung: Disziplinen verzahnen!
ÖKONOMIE
GEOLOGIE
TECHNIK
RECHT
Erfolgreiche Projektumsetzung
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Freiberg, 04.Juni 2009
e) Projektoptimierung („KWK“ und Wärmepumpe)
Projekt:
Hohe Temperatur
>120°C
Mittlere Temperatur
< 120°C
Niedrige Temperatur
< 90°C
Strom
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
°C
Strom
Wärme
Wärme
"Strom"
Engpassbereich
"Abfall"
"Abfall"
Am Standort zur Verfügung stehender Temperaturbereich
Regelmäßig zur Stromproduktion genutzter Temperaturbereich
Zu "kalt" für Strom
Regelmäßig zur Wärmeversorgung erforderlicher Temperaturbereich
Regelmäßig ungenutzter Temperaturbereich
Wärme
"ENGPASS"
"Abfall"
Wärmepumpe
(Rücklaufkühlung)
Kombination von Stromerzeugung und Wärmeversorgung (parallel od.
seriell) und / oder Optimierung der Wärmeproduktion (Wärmepumpe)
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Freiberg, 04.Juni 2009
3. Best Practice – realisierte Wärmeprojekte in Bayern
a) Aktueller Projekt-/ Planungsstand
Projekt 2 (Bohrphase)
Æ Thermal 2 seit März 2009
Projekt 1 (Betriebsphase)
• Temperatur: 84°C
Æ Wärmelieferung seit 2005
• Schüttung: 50 kg/s
• Temperatur: 102°C
• Bohrstrecke Thermal 1: ca. 3.040m
• Schüttung: 33 kg/s
• Bohrstrecke Thermal 2: ca. 2.700m
• Bohrstrecke Thermal 1: 3.550m
• Bohrstrecke Thermal 2: 4.120m
• Planungsstand Ende 2009:
- Wärmeverkauf: ca. 21.000 MWh
- Angeschlossene Objekte: ca. 300
Projekt 3 (Bohrphase)
Æ Thermal 2 seit April 2009
• Temperatur: 84°C
• Schüttung: 70 kg/s
• Bohrstrecke Thermal 1: ca. 2.700m
• Bohrstrecke Thermal 2: ca. 2.600m
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Freiberg, 04.Juni 2009
b) Projekteckdaten
(Planungshorizont von 30 Jahren)
Schüttung in kg/s
Fördertemperatur in °C
Rücklauftemperatur in °C
geplantes thermisches Potential in kW
P1
P2
P3
Hochtemperaturprojekt (eine
Gemeinde,
8.900 Einwohner)
Niedertemperaturprojekt
(eine Gemeinde,
8.500 Einwohner)
Niedertemperaturprojekt
(drei Gemeinden,
Σ 25.300 Einwohner)
33
50
70
102
84
84
61
50
60
5.334
6.704
6.448
Einsatz Biomasse
Einsatz Biomasse und
Wärmepumpe
3. Bohrung (=> 45 - 50 kg/s)
=> Leistung neu: ca. 7,3 MW th
Optimierung Energiekonzept durch
ca. 9,3 MWth bei Rücklauf 50°C
Anschlussleistung in kW (im Endausbau) ca.
33.000
52.000
131.000
Wärmeabsatz in MWh (im Endausbau) ca.
55.000
90.000
224.000
Σ Angeschlossene Objekte (im Endausbau) c
1.200
505
4.300
15
Freiberg, 04.Juni 2009
c) Absatz-/ Versorgungsplanung
Absatzplanung
P 1 Leistung in kW
200.000
P 1 Arbeit in MWh
kW / MWh
150.000
P 2 Leistung in kW
100.000
P 2 Arbeit in MWh
P 3 Leistung in kW
50.000
P 3 Arbeit in MWh
0
2033
2031
2029
2027
2025
2023
2021
2019
2017
2015
2013
2011
2009
Jahr
16
Freiberg, 04.Juni 2009
Absatzplanung im Endausbau
P1
P2
P3
Leistung Kleinkunden in kW
25.441
11.889
82.658
Leistung Großkunden in kW
7.706
40.059
48.249
Σ Anschlussleistung in kW
33.147
51.948
130.907
Verbrauch Kleinkunden in MWh
41.770
21.580
150.227
Verbrauch Großkunden in MWh
13.230
68.025
73.923
Σ Verbrauch in MWh
55.000
89.605
224.150
17
Freiberg, 04.Juni 2009
Beispiel: Wärmebereitstellung P 3 im Endausbaustadium
Spitzen- /
Reservelast (Öl)
Æ 21,0 MW
Wärmepumpe
Biomasse-Anteil
Æ 11,8 MW
Wärmepumpe
Geoth.-Anteil
Æ 8,8 MW
Geothermie
Æ 6,4 MW
18
Anschlussleistung: 130.907 kW,
Wärmebedarf ab Heizwerk: 70.111 kW,
Wärmeerzeugung: 264.694 MWh, 3.775 VBh
70000
60000
Leistung in kW
Biomasse
Mittellast
Æ 22,0 MW
80000
Spitzen- und Reservelast
(Öl-)Kessel: 70.111 kWth (100%),
Wärmeerzeugung:
23.438 MWh (9%), 334 VBh
50000
Mittellast Biomasse 22.000
kWth (31%),
Wärmeerzeugung: 65.891 MWh
(25%), 2.995 VBh
40000
30000
Wärmepumpe 20.662 kWth (29%),
Wärmeerzeugung: 122.698 MWh (46%),
5.938 VBh
20000
10000
Grundlast Geothermie 6.448 kWth (9%),
Wärmeerzeugung: 52.667 MWh (20%), 8.168 VBh
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
Stunden
Freiberg, 04.Juni 2009
d) Investitionsplanung
Aufteilung Investitionskosten in €
180.000.000
160.000.000
140.000.000
120.000.000
es
am
100.000.000
t
Außergewöhnlich
viele Großkunden
Ne
tz
G
80.000.000
60.000.000
P1
19
Ze
nt
ra
l
es
am
t
P2
G
Ne
tz
es
am
Ze
nt
ra
l
0
G
Ze
nt
ra
l
Ne
tz
20.000.000
t
40.000.000
P3
Freiberg, 04.Juni 2009
e) Finanzplanung
• Gemeinde Æ Eigenkapital (mind. Bohrung und negativer Cashflow)
• Privatinvestoren (ggf. zusammen mit Gemeinde als PPP)
• Banken Æ Fremdkapital
• Kunden Æ Baukostenzuschüsse, Hausanschlusskostenbeiträge
• Fördermittel (Land, Bund, EU, Infrastruktur- und Innovationsförderung)
0 Projekte derzeit nicht zu finanzieren ohne Haftungsübernahme !
0 Restriktionen des EU-Beihilferechts werden gerne verdrängt!
Planungsprozess:
In Abhängigkeit von der Projektstruktur
Der Detaillierungsgrad der Finanzplanung nimmt mit Projektfortschritt zu
20
Freiberg, 04.Juni 2009
f) Ertragsplanung
Anlaufverluste
kompensiert P1 P3
Ertragsvorschau
19.000.000
Ergebnis vor Steuern P 1
Gewinnschwelle P1 P3
14.000.000
Ergebnis vor Steuern P 2
Euro
9.000.000
Ergebnis vor Steuern P 3
4.000.000
2033
2031
2029
2027
2025
2023
2021
2019
2017
2015
2013
2011
2009
-1.000.000
Ergebnis vor Steuern
kumuliert P 1
Ergebnis vor Steuern
kumuliert P 2
-6.000.000
Ergebnis vor Steuern
kumuliert P 3
-11.000.000
21
Freiberg, 04.Juni 2009
Gegenüberstellung Projektergebnisse
P1
P2
P3
Gewinnschwelle vor Steuern im Projektjahr
11
5
11
Projektamortisation vor Steuern im Projektjahr
19
8
18
(Kompensation aller Anlaufverluste)
Anschlüsse
von vielen
Großkunden in
den ersten
Jahren bringen
in P2 rasche
Deckungsbeiträge!
• Renditen bei Wärmeprojekten liegen meist bei ca. 3 - 8%, abhängig von:
-
Standort und Bohrtiefe (Temperatur und Schüttung)
Konzept Energiebereitstellung (Mittellast- und Spitzenlastdeckung)
Preisgestaltung (Höhe Arbeits- und Grundpreis, Gestaltung Preisgleitklauseln)
Kapitalausstattung
Ausbaugeschwindigkeit usw.
• Jedes Projekt ist individuell gestaltbar!
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Freiberg, 04.Juni 2009
g) Sensitivitätsanalyse
Beispielhafte Parametersensitivität Wärmeprojekt
Fördertemperatur in °C
Schüttung in kg/s
Projektrentabilität
Startwärmepreis netto
(Typ KK)
Investitionssumme
Endausbauanschlussdichte
Der Wärmepreis und das
Investitionsvolumen sind
meist projektkritischer, als
die Geologie
Startanschlussdichte
Zinssatz Fremdkapital
10%
8%
6%
4%
2%
0%
-2%
-4%
-6%
-8%
-10%
Eigenkapitalhöhe
Parameteränderung in %
23
Freiberg, 04.Juni 2009
h) Reservoirerschließungskosten - ein Vergleich
Die Annahmen:
Kosten der Reservoirerschließung / Pth in MW
Kosten / MWth in Mio. €
3,50
2,87
3,00
2,50
2,08
2,01
2,00
Pth ≈ 12,8 MW
130°C Fördertemperatur,
40 kg/s, 50°C Rücklauf
Dublette:
Exploration: 3.000.000 €
Bohrplatz:
1.000.000 €
Bohrung:* 28.750.000 €
Stimulation: 4.000.000 €
SUMME:
36.750.000 €
1,92
1,50
1,00
* 5.000 m MD, 6 1/8“ im
Endausbau, Bohrkosten
2.5 Mio. € / 1.000 m MD +
15% Reserven
0,50
0,00
P1
P2
P3
EGS Sachsen
fiktiv
Projektbeispiel
24
Freiberg, 04.Juni 2009
4. Fazit / Ausblick Sachsen
• (Fern-)Wärmeversorgung aus tiefer Geothermie ist bewährte Technik.
• Wärmeprojekte sind an einer Vielzahl von Standorten in Deutschland
wirtschaftlich umsetzbar, sofern die kritische Kundenmasse erreicht wird.
• Wärmeprojekte sind regelmäßig Kommunalprojekte (Daseinsvorsorge!),
die Kommunen verfügen über den „langen Atem“, der beim Aufbau von
Netzinfrastruktur erforderlich ist.
• Bei Temperaturniveaus > 120°C werden EGS-Projekte in Sachsen trotz
(noch) höherer spezifischer Reservoirerschließungskosten ( € / kW) bei
guter Auslastung künftig interessant.
• Langfristige Preissteigerung bei Öl und Gas unterstellt, so wird die
geothermische Wärmeversorgung auch an Niedertemperaturstandorten
< 70°C (hydrothermal) oder aus EGS Systemen wirtschaftlich umsetzbar.
25
Freiberg, 04.Juni 2009
5. Über uns
a) S&P Geothermie-Team
Dr. Thomas Reif
Dipl.-Volkswirt, Rechtsanwalt,
Fachanwalt für Steuerrecht
Harald Asum
Dipl.-Betriebswirt
Birgit Maneth
Rechtsanwältin, LL.M.,
Fachanwältin für gewerblichen
Rechtsschutz
Dr. Martina Vollmar
Irene Lang
Rechtsanwältin, Fachanwältin
für Steuerrecht, Steuerberaterin
Dipl.- Betriebswirtin
Ramona Trommer
Dipl.-Kauffrau,
Wiss. Assistentin
Karin Gohm
Rechtsanwaltsfachangestellte
Gerd Wolter, C.P.A.
Dipl.-Kaufmann, Steuerberater,
Wirtschaftsprüfer
26
Gerd Wolter, C.P.A.
Freiberg, 04.Juni 2009
b) Einige Referenzprojekte – www.geothermiekompetenz.de
• Geothermieprojekt Riem (Wärme) – umgesetzt
• Geothermieprojekt Pullach (Wärme) – umgesetzt
• Geothermieprojekt Mauerstetten/Kaufbeuren (Strom/Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Aschheim/Feldkirchen/Kirchheim (Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Sauerlach (Strom/Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Dürrnhaar (Strom/Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Unterföhring (Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Oberhaching (Wärme) – in der Planung
• Geothermieprojekt Geretsried (Strom/Wärme) – in der Planung
• Geothermieprojekt Garching (Wärme) – in der Umsetzung
• Geothermieprojekt Grünwald (Wärme) – in der Planung
• Geothermieprojekt Vaterstetten/Grasbrunn (Wärme) – in der Planung
• Geothermieprojekt Holzkirchen (Strom/Wärme) – in der Planung
• Geothermieprojekt Traunstein (Strom/Wärme) – in der Planung
• Und viele weitere ...
27
Freiberg, 04.Juni 2009
c) Dienstleistungsspektrum S&P erneuerbare Energien
Projektkonzeption
• Maßgeschneiderte Projektgestaltung
Wirtschaftlichkeitsberatung
•
•
•
•
Wirtschaftlichkeitssimulationen
Aufbau der Kostenrechnung
Wirtschaftsplan / Finanzierung
Quartalsberichterstattung etc.
GEOTHERMIE BIOMASSE
Rechtsberatung
• Rechtliche und steuerliche Projektgestaltung
• Energie-, Vertrags-, Vergabe-, Kartell- und
Beihilferecht etc.
Steuerberatung
• Buchhaltung
• Jahresabschlusserstellung
• Steuererklärungen etc.
SONNE
WIND
Wirtschafts- / Projektprüfung
• Jahresabschlussprüfung
• Unternehmensbewertung
• Technische/ökonomische/rechtliche Due Diligence
28
Freiberg, 04.Juni 2009
Dr. rer. pol. Thomas Reif
Dipl.-Volksw., Rechtsanwalt, Fachanwalt für Steuerrecht
www.geothermiekompetenz.de
Sonntag & Partner
Wirtschaftsprüfer Steuerberater Rechtsanwälte
Schertlinstraße 23 · 86159 Augsburg
Telefon 0821/57058-0 · Telefax 0821/57058-153
Elektrastraße 6 · 81925 München
Telefon 089/2554434-0 · Telefax 089/2554434-9
www.sonntag-partner.de
29
Freiberg, 04.Juni 2009