Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem

Energiegewinnung der Zukunft:
Geothermie-Anlage für die
Messestadt Riem
i
Inhalt
„Wer die Zukunft gestalten will, muss die
Gegenwart verändern.“
(Unbekannt)
Seite 4
Versorgungssicherheit 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
Versorgungssicherheit und Umweltfreundlichkeit
Geothermie für München
Mit der Nutzung von Geothermie verfolgen die Stadtwerke München
ihr ökologisch ausgerichtetes Konzept der Energieversorgung.
Geothermie – Wärme aus dem Inneren der Erde
Im Inneren des Erdballs steckt viel Energie – Vulkane, Geysire
und heiße Quellen zeugen davon. Heiße Quellen werden
seit Jahrtausenden zum Baden benutzt, beispielsweise auf
SWM mit neuer Energie
Lipari bei Sizilien oder in einigen Thermal-Kurorten DeutschVersorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit sind fun-
Die ausgewogene Eigenerzeugung von Strom und Wärme
lands. Richtige Erdwärme-Heizungen gibt es seit 1904 in
damentale Grundsätze der Unternehmenspolitik der Stadt-
beruht auf einem „intelligenten Mix“ aus fossilen Brenn-
der Toskana. Dort wurde südlich von Siena in Lardarello
werke München. Den Münchner Bürgern wird eine sichere
stoffen (Kohle, Erdgas), Kernkraft und regenerativen
auch das erste Erdwärme-Kraftwerk Europas gebaut und
Versorgung mit Strom und Wärme geboten. Gleichzeitig
Energiequellen – Biomasse, Solarenergie sowie Wind-
1913 in Betrieb genommen. Heute gibt es in 55 Ländern der
können sie sich darauf verlassen, dass die Erzeugung von
und Wasserkraft. Die Fernwärme wird zu über 90 Prozent
Erde, z. B. USA, Philippinen, Neuseeland oder Island, große
in Heizkraftwerken erzeugt, die den Brennstoff besonders
Kraftwerke, die Strom mit der Wärme der Erde erzeugen.
gut ausnutzen. Im Interesse der Münchner Bürger arbeiten
Münchner Stadtgebiet
Blockheizkraftwerk
Dampfnetz
Wasserkraftwerke
Energie- und Wärmeerzeu-
ihre Energie zur Verfügung: Bohrt man von der Erdoberfläche
gung unter den Aspekten
in die Tiefe, so steigt die Temperatur im Durchschnitt alle
Deponiegasverwertung
Versorgungssicherheit,
Heizkraftwerke
Heizwerke
z.B. Tivolimühle,
Bäckermühle,
Kraem. Kunstmühle
Geothermie-Anlage
Aber auch in weniger begünstigten Gebieten stellt die Erde
Windkraftanlage
Heißwassernetze
Fernwärmeanlage
die SWM ständig daran, die
Wasserkraftwerke
Uppenborn 1 und 2
Photovoltaik-Anlagen
HW Schwabing
Deponiegasverwertung
Nord-West
Moosburg
Wirt-
100 Meter um 3 Grad an. In 2.800 Meter Tiefe kann
schaftlichkeit und Umweltver-
man über 80 Grad Celsius erwarten – genug, um
träglichkeit zu optimieren.
damit zu heizen.
Windkraftanlage Fröttmaning
HKW Freimann
HW Theresienstraße
Einen weiteren Schritt in diese
Richtung gehen die SWM
HW Kathi-Kobus-Str.
HW Meiserstraße
Freimann
Unterföhring
Heizwasser
180 °C
(Regenerative
Fremdeinspeisung)
Solaranlage
Pasinger Fabrik*
mit ihrem jüngsten Projekt
HKW Nord
mit Müllverbrennungsanlage
in der Messestadt Riem.
wird
In der festen Erdkruste entsteht Wärme durch den Zerfall von natürlichen
über ein Nahwärmenetz
radioaktiven Isotopen. Die Temperatur im flüssigen Inneren der Erde beträgt
mit Wärme versorgt, das
nach heutigen Schätzungen zwischen 3.000 und 10.000 Grad Celsius.
Die
Nord
BHKW Westbad
Innenstadt
Heizwasser
130 ° C
Dampf 8 bar 200 °C
HKW Süd
HW Riem
mit Geothermie-Anlage
Solaranlage
Messe München*
Großhadern
HW Gaisbergstraße
Perlach
FW Sendling
HW Koppstraße
Heizwasser
130 °C
Sendling
HW Perlach
Heizwasser
160/120 °C
WKW Isarwerk 1
WKW Maxwerk
Vagen
Messestadt
bisher von einem Heizwerk mit erdgasbefeuerten
Wasserkraftwerke
Leitzachwerk 1, 2 u. 3
Heizkesseln
FW Müllerstraße
* mit SWM-Beteiligung
Der Wärmestrom heizt zunächst das Gestein in der Tiefe auf,
Erdgas-Heizkessel nur noch
natürlich aber auch Wasser, das in solche tiefliegenden Schichten
als Reserve und für Spitzen-
eindringt. Dieses heiße Wasser wird als Thermalwasser be-
bedarf
eingesetzt
werden.
Strom und Wärme umweltschonend erfolgt. Dabei geben
sorgung übernimmt dann eine neue Energiequelle im
sich die SWM nicht mit den Mindeststandards zufrieden,
SWM-Mix: die Geothermie.
4
ankommt, stammt aus dem Erdinnern, die restlichen 60 Prozent
kommen aus der Erdkruste.
wird. Ab 2004 sollen diese
Die Grundlast der Wärmever-
sondern setzen auf Innovation.
Etwa 40 Prozent des Wärmestroms, der an der Erdoberfläche
gespeist
WKW Isarwerk 2
WKW Isarwerk 3
Wieso ist es in der Erde warm?
zeichnet, 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.
Deshalb müssen zwei Bohrungen niedergebracht werden,
die sogenannte „Dublette“. Durch die erste Bohrung, die
„Förderbohrung“, wird das heiße Wasser nach oben gefördert. Die zweite Bohrung, die „Reinjektionsbohrung“,
führt das abgekühlte Wasser wieder zurück in den Malmkarst. Damit es nicht sofort wieder zur Förderbohrung
Geologische Bedingungen
fließt, liegt die Reinjektionsbohrung etwa zwei Kilometer
München liegt im sogenannten „nordalpinen Molasse-
2.800 Meter Tiefe – 80 Grad Celsius erwartet. Damit dieses
becken“. Hier sind die Voraussetzungen für hydrothermale
heiße Wasser genutzt werden kann, muss es an die Ober-
Geothermie sehr gut: Tief unter der Erdoberfläche befindet
fläche
geholt werden. Dabei bietet der verkarstete
Die Geothermie-Anlage entnimmt dem unterirdischen
Malm-Kalkstein noch einen
Speicher mehr Wärme, als in der Umgebung der Bohrungen
weiteren, für die Wärmege-
nachgeliefert wird: Die Wärme wird „abgebaut“. Bei der
winnung wesentlichen Vorteil:
Geothermie-Anlage in Riem rechnen die SWM mit einer
Durch die Hohlräume fließt
Nutzungsdauer von mindestens 30 Jahren. Es gibt aller-
das Wasser relativ gut, so dass
dings einen wesentlichen Unterschied zum Abbau anderer
mit einem Bohrloch eine große
Bodenschätze. Wenn die Geothermie-Anlage abgestellt
Wassermenge gefördert wer-
wird, erwärmt sich das Wasser im Laufe der Zeit wieder –
den kann.
der Wärmespeicher wird wieder gefüllt und kann dann
Nord-Süd-Schnitt durch das Voralpenland
N
S
Erding
München
Mangfall
Freising
Isar
2000
1000
RottachEgern
0m NN
2000
1000
0m NN
1000
1000
2000
2000
3000
erneut genutzt werden.
Das Prinzip „Nachhaltigkeit“
3000
Thermalwasser führende
Kalksteinschicht (Malm)
4000
5000
6000
entfernt.
30 °C
65°C
80°C
130°C
7000
4000
Bei der Geothermie-Anlage in
5000
Riem wird nur der Energie-
6000
inhalt des heißen Wassers
7000
genutzt: Nach Übertragung
der Wärme auf das Nahwärmenetz der Messestadt Riem
sich ein riesiger Vorrat an heißem Wasser, der relativ einfach
wird das abgekühlte, ansonsten aber nicht veränderte
angezapft werden kann. Dieser Energiespeicher bildete
Wasser, wieder in die gleiche geologische Schicht, aus der
sich bei der Faltung der Alpen. Dabei wurden die Gesteins-
es kam – den Malm – zurückgeleitet. Das ist erforderlich,
schichten des heutigen Voralpenlandes im Süden nach
um den Wasserhaushalt in der Tiefe nicht zu stören. Der
unten gedrückt. Darüber lagerten sich frische Sedimente
natürliche Zufluss von Wasser in diese Schicht ist nämlich
ab, so dass heute die Kalksteinschicht des Malm nördlich
sehr gering.
Geologisches Profil mit Lage der Dublette
NW
NW
Riem Thermal 2
Reinjektionsbohrung
0
Quartär
- 100
- 200
- 300
- 400
- 500
Obere Süßwassermolasse
Ottnang
(Obere Meeresmolasse +
Süßbrackmolasse)
– 1.000
Oberes Eger (Aquitan)
– 1.500
der Donau an der Oberfläche, unter München aber mehr
Unteres Eger (Chatt)
– 2.000
als 2.000 Meter tief liegt.
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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 werden – in
6
SO
SO
Riem Thermal 1
Förderbohrung
Rupel
– 2.500
Zu den Themen Geothermie, Umwelt und Nachhal-
Ober-Eozän
Oberkreide
Unterkreide
-2.700 m
tigkeit finden Sie Details auf unserer Homepage
-2.900 m
– 3.000
Malm (Oberjura)
im Internet unter: www.swm.de, Stichwort:
M-Natur.
Störung
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
Die beiden Bohrungen der „geothermischen Dublette Riem“
Durchmesser.
Für die Geothermie-Anlage werden im Heizwerk drei
Beide Bohrungen
Plattenwärmeübertrager aufgestellt, die die Wärme vom
werden mit Stahl-
Thermalwasser mit geringsten Verlusten an das Heizwasser
in 2.900 bzw. 2.700 Meter Tiefe vorangetrieben. Die För-
rohren ausgeklei-
übertragen. Eine vollautomatische Steuerung sorgt dafür,
derbohrung wird ab 1.900 Meter, die Reinjektionsbohrung
det, durch die das
dass die Wärme aus der Erde optimal in das Gesamtsystem
Thermalwasser
eingespeist wird: im Sommer zur Deckung des gesamten
fließt.
Bedarfs, im Winter zur Vorwärmung des Heizwassers vor
Bohrplatzkarte mit Landepunkten
starten in unmittelbarer Nachbarschaft zum bestehenden
Landepunkt
Heizwerk in einem Abstand von 15 Metern. Sie werden bis
ab 630 Meter um 42 Grad abgelenkt, so dass sie im Malm
Bohrplatz
etwa zwei Kilometer voneinander entfernt sind.
den Kesseln.
Die dafür eingesetzte Bohrtechnik stammt aus der Erdölund Erdgas-Förderung. Durch die abgelenkten Bohrungen
können sämtliche Betriebsanlagen der Wärmeerzeugung auf
Der Wasserspiegel
Neue Messe
Riem
in der FörderbohLandepunkt
rung stellt sich im
engstem Raum zusammengefasst werden. Die Bohrungen
Betrieb auf etwa
haben an der Oberfläche einen Durchmesser von ca. 47
250 Meter unter der Oberfläche ein – das heiße Wasser
Zentimeter und werden in der Tiefe stufenweise enger –
steigt also etwa 2.500 Meter weit nach oben. Den rest-
am Ziel, im Malmkarst, haben sie noch 15 Zentimeter
lichen Höhenunterschied überwindet die Bohrlochpumpe,
die etwa 550 Meter tief in der Förderbohrung hängt. Von dieser Pumpe
wird höchste Zuverlässigkeit bei ge-
Erdwärme für die Messestadt Riem
ringster Wartung verlangt – auch hier
kommt modernste Technik aus der
6
Messestadt Riem
Erdölindustrie zum Einsatz.
Wie bohrt man 2.800 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.
Optimiertes
Wärmeversorgungssystem
3
2
Um die Erdwärme optimal zu
nerte Gestein wird durch eine umweltfreundliche Spülflüssigkeit, die
nutzen, müssen alle Systeme –
aus Wasser und darin gelöstem Karbonat besteht, aus dem Bohrloch
Geothermie-Anlage, Heizwerk,
4
1
2.000 m
Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm)
8
Für die Arbeiten mit dem Gestänge ist der Bohrturm, das weithin
sichtbare Wahrzeichen jeder Tiefbohrung, erforderlich. Das zerklei-
5
gespült. Die Spülflüssigkeit wird durch das hohle Gestänge nach unten
gepumpt und steigt außen wieder nach oben. Sie kühlt den Bohrkopf
1
Förderbohrung für Warmwasser
Nahwärmenetz, Heizungsan-
2
Bohrlochpumpe
lagen – aufeinander abgestimmt sein.
3
Wärmeübertrager
Ziel ist es, den Wärmebedarf ohne zu-
4
Rückführung für Kaltwasser
angetrieben wird. Um den plötzlichen Ausbruch von Wasser oder Gas zu
sätzlichen Brennstoffeinsatz zu decken
verhindern, sitzt am Bohrlochkopf der Preventer; er schließt bei Druckan-
5
Umwälzpumpe
6
Reservekessel
und den Wärmeinhalt des Thermalwassers weitgehend zu nutzen.
und stabilisiert die Wände des Bohrlochs. Die Bohrung wird durch einen speziellen Bohrkopf mit eingebautem Motor abgelenkt, der durch die Spülflüssigkeit
stieg das Bohrloch fest ab.
d
b
Umwelt und Technik
Stadtwerke München
Die Fakten
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.
Rationell, sparsam, schonend
Die SWM verfolgen mit dem
Als größtes kommunales Infrastruktur-Unternehmen
Geothermie-Projekt ihr Unterneh-
Deutschlands tragen die Stadtwerke München im Zeichen
mensziel, begrenzte Ressourcen
des großen „M“ zu dieser Lebensqualität aktiv bei. Bei-
zu schonen. Dabei wird der
spielsweise mit günstigem M-Strom, sicherem M-Erdgas
umweltschonende Einsatz von
oder zuverlässiger M-Wärme. Oder mit dem MVG, einem
regenerativen Energiequellen ge-
der besten Nahverkehrsnetze der Welt, und M-Net, dem
fördert. Für Münchens Bürger ist
lokalen Telekommunikations-Anbieter und Netzbetreiber
dies eine nachhaltige Innovation
für die Isar-Metropole.
im Umwelt- und Energiebereich.
Außerdem versorgen die SWM die Münchner Haushalte mit
naturreinem M-Wasser aus dem bayerischen Alpenvorland – ein Plus, von dem auch die 17 modernen Hallen- und
Wärmeversorgung der Messestadt Riem
Freibäder der Stadt, die M-Bäder, profitieren. Services
Endausbau, voraussichtlich ab 2016
wie M-Card, die Kundenkarte der SWM, machen das
Leben in München leichter – und günstiger, denn in vielen
Technische Daten
Nahwärmenetz
System
Kunststoff-Mantel-Rohr (KMR)
Zur Bohrung der „geothermischen Dublette“ wird
eine spezielle Bohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasförderung eingesetzt.
Geschäften können damit Rabatte und Bonuspunkte
gesammelt werden.
Vor-/Rücklauftemperatur
70 – 90/45 °C
Anschlusswert
40 MW
Auch Münchner Geschäftskunden profitieren von den
Wärmebedarf
80.000 MWh/a
zahlreichen M-Produkten. Sie erhalten wettbewerbsfähige
und zeitgemäße Infrastruktur- und Service-Leistungen, die
Geothermie-Anlage
weit über die Versorgung mit Strom, Wärme und Wasser
Erwartete Leistung
6 MW
Erdwärme-Anteil am Wärmebedarf
45.000 MWh/a
Jährliche CO2-Einsparung
12.000 t
Tiefe der Bohrungen
ca. 2.900 m /2.700 m
Erwartete Thermalwasser-Temperatur
ca. 80 °C
Prognostizierte Thermalwasser-Menge
ca. 50 l/s
Jährlicher Strombedarf der
Bohrlochpumpe
ca. 2.700 MWh
Zwar sind hohe Investitionen erforderlich, doch sind die
hinausgehen. So leisten wir neben der Lebensqualität auch
Betriebskosten relativ gering und unabhängig von den
unseren Beitrag zur Standort-Sicherheit.
schwankenden Preisen fossiler Brennstoffe.
SWM – stark wie München!
Damit ist die Geothermie eine sinnvolle Ergänzung zu den
wichtigsten fossilen Brennstoffen, die die SWM einsetzen:
Steinkohle und Erdgas. Zudem wird der Ausstoß von NOx
(Stickoxiden), SO2 (Schwefeldioxid) und CO2 (Kohlendioxid)
Heizwerk
in die Atmosphäre deutlich reduziert: Die Geothermie-
Reserve- und Spitzenkessel
bis zu 3 Heißwasser-Kessel
Brennstoff
Erdgas
Anlage Riem wird nach der Fertigstellung der Bebauung
Leistung
bis zu 30 MW
der Messestadt im Vergleich zur Wärmeversorgung durch
Heizöl pro Jahr 12.000 Tonnen CO2-Emission einsparen.
10
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Impressum
Herausgeber:
SWM-Versorgungs GmbH
Geschäftsbereich Energie-Erzeugung
Emmy-Noether-Straße 2
80287 München
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E-Mail: [email protected]
Internet: www.swm.de
Konzeption, Redaktion und Gestaltung:
ABW Agentur für vernetzte Kommunikation,
München 2003
Fotos:
Stadtwerke München, Zefa