Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem

Energiegewinnung der Zukunft:
Geothermie-Anlage für die
Messestadt Riem
„Wer die Zukunft gestalten will, muss die
Gegenwart verändern.“
2
i
Inhalt
Seite 4
Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit: Geothermie für München
Seite 6
Natürliche Energiequellen: Sinnvoll genutzt am Standort Riem
Seite 8
Das Geothermie-Projekt der SWM: Eine Investition in die Zukunft
Seite 10
Umwelt und Technik: Die Fakten
Seite 11
Stadtwerke München: Besser leben mit M
g
Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit
Geothermie für München
Mit der Nutzung von Geothermie verfolgen die Stadtwerke München
ihr ökologisch ausgerichtetes Konzept der Energieversorgung.
SWM mit neuer Energie
Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit sind fun-
stoffen (Kohle, Erdgas), Kernkraft und regenerativen
damentale Grundsätze der Unternehmenspolitik der Stadt-
Energiequellen – Biomasse, Solarenergie sowie Wind-
werke München. Den Münchner Bürgern wird eine sichere
und Wasserkraft. Die Fernwärme wird zu über 90 Prozent
Versorgung mit Strom und Wärme geboten. Gleichzeitig
in Heizkraftwerken erzeugt, die den Brennstoff besonders
können sie sich darauf verlassen, dass die Erzeugung von
gut ausnutzen. Im Interesse der Münchner Bürger arbeiten
Strom und Wärme umweltschonend erfolgt. Dabei geben
die SWM ständig daran, die Energie- und Wärmeerzeugung
sich die SWM nicht mit den Mindeststandards zufrieden,
unter den Aspekten Versorgungssicherheit, Wirtschaftlich-
sondern setzen auf Innovation.
keit und Umweltverträglichkeit zu optimieren.
Die ausgewogene Eigenerzeugung von Strom und Wärme
Einen weiteren Schritt in diese Richtung gingen die
beruht auf einem „intelligenten Mix“ aus fossilen Brenn-
SWM mit ihrem Projekt in der Messestadt Riem. Die
Messestadt wird über ein Nahwärmenetz mit Wärme
versorgt, das bis 2004 von einem Heizwerk mit erdgasbe-
Münchner Stadtgebiet
Heizkraftwerke
Dampfnetz
Heizwerke
feuerten Heizkesseln ge-
Heißwassernetze
Fernwärmeanlage
speist wurde. Ende 2004
Blockheizkraftwerk
Geothermie-Anlage
wurden diese Erdgas-
Wasserkraftwerke
Windkraftanlage
Photovoltaik-Anlagen
Regenerative Fremdeinspeisung
z. B. Tivolimühle, Bäckermühle,
Kraem. Kunstmühle
Heizkessel nur noch als
Reserve und für Spitzen-
Wasserkraftwerke
Uppenborn 1 und 2
Moosburg
PV Grundschule
Süd Moosburg
HW Schwabing
HKW Freimann
HW Theresienstraße
PV Betriebshof
Moosburg
PV Referenzanlage
Moosburg
FWA Meiserstraße
(Regenerative Fremdeinspeisung)
Die
sorgung übernimmt eine
neue Energiequelle im
SWM-Mix: die Geother-
PV Stadtwerks Zentrale
Gasentspannungsturbine
Stadtwerks Zentrale
Freimann
Unterföhring
PV Stadtwerks
Zentrale
PV Pasinger Fabrik*
mie.
HKW Nord
mit Müllverbrennungsanlage
HW Gaisbergstraße
PV Fassade Pasinger Fabrik
PV GEWOFAG-Parkhaus
Blockheizkraftwerk Westbad
PV Messe-Parkhaus
Nord
HW Freiham
eingesetzt.
Grundlast der Wärmever-
Windkraftanlage
Fröttmaning
HW Kathi-Kobus-Str.
bedarf
PV Solartankstelle Arcistraße
Geothermie – Wärme
PV HW Riem
PV DrosteHüslhoff-Schule
HW Riem mit Geothermie
aus dem Inneren der
PV Servicezentrum Badesee
HKW Süd
Großhadern
PV Messe München*
FWA Sendling
HW Koppstraße
Perla
Sendling
HW Perlach
PV Gewerbezentrum
Giesing
WKW Forstenrieder Park
PV Haagerstraße
Geothermie – HKW Sauerlach
WKW Isarwerk 2
Biogasanlage Hellabrunn
WKW Maxwerk
WKW Isarwerk 3
* mit SWM-Beteiligung
4
Vagen
kane, Geysire und heiße
Quellen zeugen davon.
FWA Müllerstraße
WKW Stadtbachstufe
Im Inneren des Erdballs
steckt viel Energie – Vul-
Sauerlach
PV Tram-Werkstätte Stündlerstraße
WKW Isarwerk 1
Erde
PV U-Bahnhof
Neuperlach Süd
ch
Wasserkraftwerke
Leitzachwerk 1, 2 u. 3
Heiße Quellen werden seit
Jahrtausenden zum Baden benutzt, beispielsweise auf Lipari
bei Sizilien oder in einigen Thermal-Kurorten Deutschlands.
Richtige Erdwärme-Heizungen gibt es seit 1904 in der Toskana. Dort wurde südlich von Siena in Lardarello auch das
erste Erdwärme-Kraftwerk Europas gebaut und 1913 in Betrieb genommen. Heute gibt es in 55 Ländern der Erde, zum
Beispiel USA, Philippinen, Neuseeland oder Island, große
Kraftwerke, die Strom mit der Wärme der Erde erzeugen.
Aber auch in weniger begünstigten Gebieten stellt die Erde
ihre Energie zur Verfügung: Bohrt man von der Erdoberfläche in die Tiefe, so steigt die Temperatur im Durchschnitt
alle 100 Meter um drei Grad an. In 2.800 Meter Tiefe kann
man ca. 80 Grad Celsius erwarten – genug, um damit zu
heizen.
Wieso ist es in der Erde warm?
In der festen Erdkruste entsteht Wärme durch den Zerfall von natürlichen radioaktiven Isotopen. Die Temperatur im flüssigen Inneren
der Erde beträgt nach heutigen Schätzungen zwischen 3.000 und
10.000 Grad Celsius. Etwa 40 Prozent des Wärmestroms, der
an der Erdoberfläche ankommt, stammt aus dem Erdinnern,
die restlichen 60 Prozent kommen aus der Erdkruste. Der
Wärmestrom heizt zunächst das Gestein in der Tiefe auf,
natürlich aber auch Wasser, das in solche tiefliegenden
Schichten eindringt. Dieses heiße Wasser wird als Thermalwasser bezeichnet, diese Form der Geothermie als
„hydrothermale Geothermie“.
Erdkern ca. 3.400 km, 6.000 °C
Erdmantel ca. 2.900 km
Erdkruste ca. 40 km
s
Natürliche Energiequellen
Sinnvoll genutzt am Standort Riem
Die Region Südbayern bietet geologisch optimale
Voraussetzungen, um aus der Erde Wärme zu gewinnen.
Geologische Bedingungen
München liegt im sogenannten „nordalpinen Molassebek-
93-grädige Wasser genutzt werden kann, muss es an die
ken“. Hier sind die Voraussetzungen für hydrothermale
Oberfläche geholt werden. Dabei bietet der verkarstete
Geothermie sehr gut: Tief unter der Erdoberfläche befindet
Malm-Kalkstein noch einen weiteren, für die Wärmege-
sich ein riesiger Vorrat an heißem Wasser, der relativ einfach
winnung wesentlichen Vorteil: Durch die Hohlräume fließt
das Wasser relativ gut, so dass
Nord-Süd-Schnitt durch das Voralpenland
mit einem Bohrloch eine große
Wassermenge gefördert wer-
N
S
Erding
München
Mangfall
Freising
Isar
2000
1000
den kann.
RottachEgern
2000
Das Prinzip „Nachhaltigkeit“
1000
0m NN
Bei
1000
1000
in Riem wird nur der Energie-
2000
2000
inhalt des heißen Wassers ge-
3000
3000
nutzt: Nach Übertragung der
4000
Wärme auf das Nahwärmenetz
5000
der Messestadt Riem wird das
6000
abgekühlte, ansonsten aber
7000
nicht veränderte Wasser wie-
0m NN
Thermalwasser führende
Kalksteinschicht (Malm)
4000
5000
6000
30 °C
65 °C
93 °C
7000
130 °C
der
Geothermie-Anlage
der in die gleiche geologische
angezapft werden kann. Dieser Energiespeicher bildete
Schicht, aus der es kam – den Malm – zurückgeleitet. Das
sich bei der Faltung der Alpen. Dabei wurden die Gesteins-
ist erforderlich, um den Wasserhaushalt in der Tiefe nicht
schichten des heutigen Voralpenlandes im Süden nach
zu stören. Der natürliche Zufluss von Wasser in diese
unten gedrückt. Darüber lagerten sich frische Sedimente
Schicht ist nämlich sehr gering.
ab, so dass heute die Kalksteinschicht des Malm nördlich
der Donau an der Oberfläche, unter München aber mehr
Deshalb mussten zwei Bohrungen niedergebracht werden,
als 2.000 Meter tief liegt.
die sogenannte „Dublette“. Durch eine Bohrung, die „Förderbohrung“, wird das heiße Wasser nach oben gefördert.
Der Malm-Kalkstein ist fast überall stark verkarstet, also von
Spalten und Rissen durchzogen. Diese „Karsthohlräume“
sind mit heißem Wasser gefüllt. Die Temperatur des Wassers entspricht der Tiefenlage des Malm: Bei Straubing
beträgt sie 35 Grad Celsius, in Riem wurden – in 2.800
Meter Tiefe – 80 Grad Celsius erwartet. Diese Prognose
wurde sogar um ca. 10 Grad Celsius übertroffen. Damit das
6
Wünschen Sie mehr Information?
Zu den Themen Geothermie, Umwelt und Nachhaltigkeit finden Sie Details auf unserer Homepage im
Internet unter: www.swm.de, Stichwort: M-Natur.
Die zweite Bohrung, die „Reinjektionsbohrung“, führt das
abgekühlte Wasser wieder zurück in den Malmkarst. Damit
es nicht sofort wieder zur Förderbohrung fließt, liegt die
Reinjektionsbohrung etwa zwei Kilometer entfernt.
Die Geothermie-Anlage entnimmt dem unterirdischen Speicher mehr Wärme, als in der Umgebung der Bohrungen
nachgeliefert wird: Die Wärme wird „abgebaut“. Bei der
Geothermie-Anlage in Riem rechnen die SWM mit einer
Nutzungsdauer von mindestens 30 Jahren. Es gibt allerdings einen wesentlichen Unterschied zum Abbau anderer
Bodenschätze. Wenn die Geothermie-Anlage abgestellt
wird, erwärmt sich das Wasser im Laufe der Zeit wieder
– der Wärmespeicher wird wieder gefüllt und kann dann
erneut genutzt werden.
Geologisches Profil mit Lage der Dublette
NW
Riem Thermal 2
Förderbohrung
SO
Riem Thermal 1
Reinjektionsbohrung
0
Quartär
- 100
- 200
- 300
- 400
- 500
Obere Süßwassermolasse
Ottnang
(Obere Meeresmolasse +
Süßbrackmolasse)
– 1.000
Oberes Eger (Aquitan)
– 1.500
Unteres Eger (Chatt)
– 2.000
Rupel
– 2.500
Ober-Eozän
Oberkreide
Unterkreide
-2.746 m
-3.020 m
– 3.000
Störung
Malm (Oberjura)
Grundgebirge
Störung
Dogger
e
Das Geothermie-Projekt der SWM
Eine Investition in die Zukunft
Modernste Technik über und unter der Erdoberfläche gewährleistet
die Wärmeversorgung der Messestadt Riem.
Die spezielle Bohrtechnik
Bohrplatzkarte mit Landepunkten
Landepunkt
Die beiden Bohrungen der „geothermischen Dublette Riem“
starteten in unmittelbarer Nachbarschaft zum bestehenden
Heizwerk in einem Abstand von 15 Metern. Sie wurden bis
in 3.020 bzw. 2.746 Meter Tiefe vorangetrieben. Die För-
Bohrplatz
derbohrung wurde ab 645 Meter um 37 Grad, die Reinjektionbohrung ab 1.900 Meter um 42 Grad abgelenkt, so dass
sie im Malm etwa zwei Kilometer voneinander entfernt sind.
Neue Messe
Riem
Die dafür eingesetzte Bohrtechnik stammt aus der Erdöl-
Landepunkt
und Erdgas-Förderung. Durch die abgelenkten Bohrungen
können sämtliche Betriebsanlagen der Wärmeerzeugung auf
engstem Raum zusammengefasst werden. Die Bohrungen
Der Wasserspiegel in der Förderbohrung stellt sich im Betrieb
haben an der Oberfläche einen Durchmesser von ca. 47
auf etwa 200 Meter unter der Oberfläche ein – das heiße
Zentimeter und werden in der Tiefe stufenweise enger
Wasser steigt also etwa 2.500 Meter weit nach oben. Den
– am Ziel, im Malmkarst, haben sie noch 15 Zentimeter
restlichen Höhenunterschied überwindet die Bohrlochpum-
Durchmesser. Beide Bohrungen wurden mit Stahlrohren
pe, die etwa 550 Meter tief in der Förderbohrung hängt.
ausgekleidet, durch die das Thermalwasser fließt.
Von dieser Pumpe wird höchste Zuverlässigkeit bei geringster Wartung verlangt – auch hier
kommt modernste Technik aus der
Erdwärme für die Messestadt Riem
Erdölindustrie zum Einsatz.
Optimiertes
Wärmeversorgungssystem
Heizwerk Riem
Um die Erdwärme optimal zu
6
nutzen, müssen alle SysteMessestadt Riem
3
me – Geothermie-Anlage,
Heizwerk, Nahwärmenetz,
5
Heizungsanlagen – auf-
2
einander abgestimmt sein.
1
4
2.000 m
Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm)
8
1
Förderbohrung für Warmwasser
2
Bohrlochpumpe
3
Wärmeübertrager
4
Rückführung für Kaltwasser
satz zu decken und den Wärmein-
5
Umwälzpumpe
halt des Thermalwassers optimal zu
6
Reserve/Spitzenlastkessel
Ziel war es, den Wärmebedarf
ohne zusätzlichen Brennstoffein-
nutzen.
Für die Geothermie-Anlage wurden im Heizwerk zwei
Plattenwärmeübertrager aufgestellt, die die Wärme vom
Thermalwasser mit geringsten Verlusten an das Heizwasser
übertragen. Eine vollautomatische Steuerung sorgt dafür,
dass die Wärme aus der Erde optimal in das Gesamtsystem
eingespeist wird: im Sommer zur Deckung des gesamten
Bedarfs, im Winter zur Grundlastversorgung.
Wie bohrt man 3.000 Meter tief in die Erde?
Der Bohrer besteht aus einem Gestänge von miteinander verschraubten Rohren,
die an der Spitze den mit Diamanten besetzten Bohrkopf tragen. Das Gestänge
wird durch den Drehtisch mit 70 – 130 Umdrehungen/Minute gedreht; dadurch zerkleinert der Bohrkopf das Gestein und dringt tiefer vor – bis zu
250 Metern/Tag. Bei Bedarf wird das Gestänge verlängert, indem ein
weiteres Rohrstück angeschraubt wird. Es kann so bis zu 9.000
Meter lang werden.
Für die Arbeiten mit dem Gestänge ist der Bohrturm, das weithin sichtbare Wahrzeichen jeder
Tiefbohrung, erforderlich. Das zerkleinerte
Gestein wird durch eine umweltfreundliche
Spülflüssigkeit, die aus Wasser und darin gelöstem Karbonat besteht, aus dem Bohrloch
gespült. Die Spülflüssigkeit wird durch das hohle
Gestänge nach unten gepumpt und steigt außen
wieder nach oben. Sie kühlt den Bohrkopf und stabilisiert die Wände des Bohrlochs. Die Bohrung wird
durch einen speziellen Bohrkopf mit eingebautem
Motor abgelenkt, der durch die Spülflüssigkeit angetrieben wird. Um den plötzlichen Ausbruch von Wasser oder
Gas zu verhindern, sitzt am Bohrlochkopf der Preventer; er
schließt bei Druckanstieg das Bohrloch fest ab.
d
Umwelt und Technik
Die Fakten
Zur Bohrung der
„geothermischen
Dublette“ wird eine
spezielle Bohrtechnik aus der Erdölund Erdgasförderung
eingesetzt.
Wärmeversorgung der Messestadt Riem
Rationell, sparsam, schonend
Endausbau, voraussichtlich ab 2016
Technische Daten
Die SWM verfolgen mit dem Geothermie-Projekt ihr
Nahwärmenetz
System
Kunststoff-Mantel-Rohr (KMR)
Unternehmensziel, begrenzte Ressourcen zu schonen.
Vor-/Rücklauftemperatur
85 bis 90 °C / bis zu 45 °C
Dabei wird der umweltschonende Einsatz von regenera-
Anschlusswert
bis zu 52 MW
tiven Energiequellen gefördert. Für Münchens Bürger ist
Wärmebedarf
95.000 bis 100.000 MWh/a
dies eine nachhaltige Innovation im Umwelt- und Energiebereich. Zwar waren hohe Investitionen erforderlich, doch
Geothermie-Anlage
Maximale Wärmeleistung
9 MW
Erdwärme-Anteil am Wärmebedarf
ca. 50.000 MWh/a
Jährliche CO2-Einsparung
12.000 t
Tiefe der Bohrungen
3.020 m / 2.746 m
sind die Betriebskosten relativ gering und unabhängig
von den schwankenden Preisen fossiler Brennstoffe.
Thermalwasser-Temperatur
93 °C
Damit ist die Geothermie eine sinnvolle Ergänzung zu den
Thermalwasser-Menge
bis 60 l/s
wichtigsten fossilen Brennstoffen, die die SWM einsetzen:
Jährlicher Strombedarf der
Bohrlochpumpe
ca. 2.800 MWh
Steinkohle und Erdgas. Zudem wird der Ausstoß von NOx
(Stickoxiden), SO2 (Schwefeldioxid) und CO2 (Kohlendioxid)
in die Atmosphäre deutlich reduziert: Die Geothermie-
Heizwerk
Reserve- und Spitzenkessel
3 Heißwasser-Kessel
Brennstoff
Erdgas
Leistung
34 MW
Anlage Riem wird nach der Fertigstellung der Bebauung
der Messestadt im Vergleich zur Wärmeversorgung durch
Erdgas pro Jahr 12.000 Tonnen CO2-Emission einsparen.
10
b
Stadtwerke München
Besser leben mit M
„M“ wie München. Einer der attraktivsten Wirtschaftsstandorte in Europa
bietet seinen Bürgern eine geradezu sprichwörtliche Lebensqualität –
gewährleistet auch durch die Leistungen der Stadtwerke München.
Als
größtes
kommunales
Infrastruktur-Unternehmen
Deutschlands tragen die Stadtwerke München im Zeichen des großen „M“ zu dieser Lebensqualität aktiv bei.
Beispielsweise mit günstigem M-Strom, sicherem M-Erdgas oder zuverlässiger M-Wärme. Oder mit dem MVG,
einem der besten Nahverkehrsnetze der Welt, sowie
M-Net, dem lokalen Telekommunikations-Anbieter und
Netzbetreiber für die Isar-Metropole.
Außerdem versorgen die SWM die Münchner Haushalte mit naturreinem M-Wasser aus dem bayerischen Alpenvorland – ein Plus, von dem auch die 18 modernen
Hallen- und Freibäder der Stadt, die M-Bäder, profitieren.
Services wie M//Card, die Kundenkarte der SWM, machen das Leben in München leichter – und günstiger,
denn in vielen Geschäften können damit Rabatte und
Bonuspunkte gesammelt werden.
Auch Münchner Geschäftskunden profitieren von den
zahlreichen M-Produkten. Sie erhalten wettbewerbsfähige und zeitgemäße Infrastruktur- und Service-Leistungen,
die weit über die Versorgung mit Strom, Wärme und
Wasser hinausgehen. So leisten wir neben der Lebensqualität auch unseren Beitrag zur Standort-Sicherheit.
SWM – stark wie München!
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München 2007
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Stadtwerke München, Zefa
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