Nº 70 Juli dritte Bohrung. Anwendung von Wärmepumpen. Aktionsprogramm für Erneuerbare Energien. Plattform für den Nachwuchs

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1 GtV-Bundesverband Geothermie e.v. // 20. Jahrgang // Heft 70 // Pullach: Erfolgreiche dritte Bohrung // China: Wachsende Anwendung von Wärmepumpen // Gastbeitrag BEE: Aktionsprogramm für Erneuerbare Energien // Junge Geothermie: Plattform für den Nachwuchs Nº 70 Juli 2011 GtV Bundesverband Geothermie

2 Vertretung für Deutschland und Österreich: STÜWA Konrad Stükerjürgen GmbH Hemmersweg Rietberg-Varensell T F Gut ist uns nicht gut genug! Die neue GEROtherm Erdwärmesonde HakaGerodur Die 100'000fach bewährte GEROtherm -Erdwärmesonde wurde von Grund auf überarbeitet. Überzeugende Vorteile machen sie zur ersten Wahl für Planer, Baumeister und Bauherren. Ein minimaler Druckverlust, eine verstärkte Wandung mit schlankem, innovativen Schutzdesign und eine lange Lebens dauer sind nur einige der zahlreichen überzeugenden Vorteile. Das GEROtherm -Gesamtsystem ist gemäss der SKZ Systemrichtlinie HR 3.26 zugelassen und erfüllt alle Anforderungen von VDI 4640 und SIA 384/6.

3 1 Editorial Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Mitglieder des GtV-Bundesverbandes Geothermie, besonders die langjährigen Leser unter Ihnen sind sicherlich überrascht über diese Ausgabe der»geothermischen Energie«. Denn mit ihrer 70. Ausgabe hat die Zeitschrift ein völlig neues Aussehen erhalten. Wir haben das Layout und auch die inhaltlichen Rubriken grundsätzlich überarbeitet und dem Heft damit eine ganz andere Erscheinung gegeben. Wir hoffen, das Ergebnis gefällt auch Ihnen. Für die Zeitschrift hat also ein neuer Zeitabschnitt begonnen wie auch für die Geothermie selbst. Denn die Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) könnte der Erdwärmenutzung mit der vorgesehenen Erhöhung der Einspeisevergütung sowie Bohrkostenzuschüssen aus dem Marktanreizprogramm ganz neue Perspektiven ermöglichen. Die Geothermie-Verbände Wirtschaftsforum Geothermie (WFG) und GtV-Bundesverband Geothermie haben dafür eine entscheidende Grundlage gelegt: Bereits im April 2011 veröffentlichten sie das»positionspapier der Geothermie zur Novellierung des Erneuerbare-Energien- Gesetzes«. Die darin vorgeschlagenen Änderungen im EEG sollen dazu beitragen, die weitere positive Entwicklung der Geothermie zur Erzeugung von nachhaltiger Wärme und Strom zu fördern. Die Positionen der Verbände können Sie ab Seite 12 nachlesen. Einer der Gründe für die neu erstarkte politische Unterstützung erneuerbarer Energieträger sind wohl die erschreckenden Vorkommnisse in Japan. Die Ereignisse in Fukushima hatten nicht nur massive Auswirkungen auf die unmittelbare Umwelt des havarierten Atomkraftwerkes, sondern führten der gesamten Welt die Gefahren der Kernkraft vor Augen. So kam es zu einer Kehrtwende in der deutschen Energiepolitik und der Atomausstieg wurde, unterstützt von einer deutlichen Mehrheit der Bevölkerung, von der Bundesregierung erneut beschlossen. Dass die Erneuerbaren Energien im zukünftigen Energiemix eine wesentliche Rolle spielen werden, ist unbestritten. Wie der Weg hin zu 100 % Erneuerbare Energien geebnet werden kann, zeigt Dietmar Schütz, Präsident des Bundesverbandes Erneuerbare Energie, in einem Gastbeitrag zum»aktionsprogramm Erneuerbare Energien«des BEE auf. Die Vorschläge lesen Sie ab Seite 4. Im November 2011 wird der GtV-Bundesverband Geothermie in Bochum den jährlichen Geothermiekongress und die begleitende Messe geoenergia veranstalten. Wir freuen uns, dass die Schirmherrschaft des Kongresses erneut Bundesumweltminister Dr. Norbert Röttgen übernommen hat. Trotz der bekannten und bewährten Mischung aus Foren und Workshops wird die Veranstaltung zudem eine ganz besondere sein. Denn der GtV-Bundesverband Geothermie feiert gleichzeitig sein 20-jähriges Bestehen. Mit unserem Call for Papers, der diesem Heft beiliegt, rufen wir nun dazu auf, den Kongress aktiv mitzugestalten. Sie haben die Möglichkeit, eigene Arbeiten, Erfahrungen und Vorstellungen einem Fachpublikum zu präsentieren und sich mit diesem auszutauschen. Die Frist für das Einreichen der Abstracts endet am 31. Juli Näheres erfahren Sie ab Seite 34. Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre und viel Vergnügen mit dem neuen Gewand der Zeitschrift»Geothermische Energie«. Prof. Dr. Horst Rüter Präsident des GtV-Bundesverband Geothermie

4 2 Service Inhalt // Heft 70 / 2011 Tiefe Geothermie 06 Analyse der Entwicklungsmöglichkeiten geothermischer Ressourcen in Tibet, China TEXT: Prof. Dr. Horst Rüter und Prof. Keyan Zheng 10 Pullach schlägt neues Kapitel in der Geothermiegeschichte auf TEXT: Dr. Ralph Baasch 12 Positionspapier der Geothermie-Branche zur Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) TEXT: GtV-Bundesverband Geothermie e.v. und Wirtschaftsforum Geothermie e.v. Oberflächennahe Geothermie 16 Wachsende Anwendung erdgekoppelter Wärmepumpen in China TEXT: Prof. Dr. Horst Rüter und Prof. Keyan Zheng 18 TM50 Erdwärme für Vorzeigeobjekt TEXT: Alexander Eber Forschung und Entwicklung 20 Mathematik als Schlüsseltechnologie in der Geothermie TEXT: Prof. Dr. Willi Freeden, Dr. Isabel Ostermann, Matthias Augustin 26 Vor 245 Jahren Gründung der ersten montanistischen Hochschule der Welt in Freiberg durch Friedrich Anton von Heynitz und Friedrich von Oppel TEXT: Prof. Dr.-Ing. Gerd Grabow Service 01 Editorial 02 Inhalt 03 Panorama 04 Gastbeitrag des BEE // Das Aktionsprogramm für Erneuerbare Energien TEXT: Dietmar Schütz 28 Internationales // Das internationale Koordinationsbüro der deutschen Geothermie Aufgaben und Herangehensweise TEXT: Dr. Eckehard Büscher 30 Interview // Die Fünfer-Staffel des GtV-Bundesverbandes Geothermie 31 Junge Geothermie // Plattform für Nachwuchswissenschaftler und praktiker TEXT: Friedrich Maier 32 Aus dem Verband // Wechsel in der Geschäftsführung // Neue Kontaktdaten 34 Termine & Veranstaltungen 35 Stellenanzeigen 36 RENIXX World

5 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft 70 3 Panorama Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft Eine enge Zusammenarbeit in der Geothermie-Forschung haben vier niedersächsische Universitäten (Braunschweig, Clausthal, Göttingen, Hannover) und das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) mit dem Trägerverein GeoEnergy Celle vereinbart. Dem Verein gehören neben der Stadt Celle dreizehn Bohrtechnologie-Unternehmen an. Ziel des am 18. Mai 2011 unterzeichneten Rahmen-Kooperationsvertrags ist es, das Zusammenwirken von Wissenschaft und Wirtschaft im Bereich der Geothermie-Forschung zu koordinieren. Damit soll nicht nur ein verwertungsorientiertes Netzwerk etabliert, sondern gleichzeitig eine disziplinübergreifende Innovationsallianz ermöglicht werden. Bundesweit erstmalig arbeiten Forschungseinrichtungen verschiedener Universitäten und eines Instituts in dieser Konzentration Hand in Hand, um die Entwicklung der Erdwärme voranzutreiben. Die neuen Partner sind auch für Zuwachs offen: Weitere Hochschulen, Wirtschaftsunternehmen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen können dem Rahmen- Kooperationsvertrag künftig beitreten. Weiteres lesen Sie auf der Internetseite des GeoEnergy Celle unter Zusammenschluss internationaler Geothermieverbände Um gemeinsam Regierungen und Organisationen weltweit dazu aufzurufen, das große Potenzial der Geothermie stärker zu nutzen, haben sich fünf Geothermie-Verbände zur»international Geothermal Business Coalition«zusammengeschlossen. Die Gründungs-Verbände (European Geothermal Energy Council, US Geothermal Energy Association, Canadian Geothermal Energy Association, Australian Geothermal Energy Association und Chilean Geothermal Energy Association) fordern unter anderem Regierungen dazu auf, in ihre nationalen Energie-Entwicklungspläne konkrete Zielvorgaben für den Bereich Geothermie aufzunehmen und appellieren an Finanzinstitute wie die Weltbank, ihre Investitionen in Geothermieprojekte auszuweiten. Mehr über die neue Koalition, ihre Ziele und ihre Gründungsmitglieder finden Sie unter Geothermie für Deutsche Nationalbibliothek Nach knapp vier Jahren Bauzeit ist am 7. Mai 2011 der vierte Erweiterungsbau der Deutschen Nationalbibliothek in Leipzig eröffnet worden. Seinen Bedarf an Kühl- und Heizenergie deckt das m 2 große Gebäude durch ein Erdwärmesondenfeld mit 48 Bohrungen à 124 m. In der Zeitschrift»Geothermische Energie«Heft 65 ist die Planung und Ausführung der Geothermie-Anlage detailliert dargestellt worden. In der Deutschen Nationalbibliothek müssen alle deutschsprachigen Verlage Belegexemplare ihrer Veröffentlichungen abgeben. Da jährlich etwa Veröffentlichungen hinzukommen, ist bislang alle 30 Jahre eine Gebäude- Erweiterung nötig gewesen. Mit dem zweiten Standort in Frankfurt am Main zusammen bewahrt die Deutsche Nationalbibliothek 26 Millionen Bücher, Zeitschriften, Zeitungen, Noten sowie Audio- und Videodateien auf.

6 4 Service Strom aus erneuerbarer Energie (links) Das Nesjavellir-Geothermie- Kraftwerk in Thingvellir, Island (rechts) Gastbeitrag des BEE: Das Aktionsprogramm für Erneuerbare Energien TEXT: Dietmar Schütz Als Konsequenz aus der Atomkatastrophe in Japan will die Bundesregierung die Energieversorgung hierzulande schneller auf Erneuerbare Energien umstellen. Dazu hat der Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) nun mit einem Aktionsprogramm eine Reihe von Maßnahmen vorgestellt, die für den Gesetzgeber schnell und einfach umzusetzen sind und dem Ausbau der Erneuerbaren deutliche Impulse auf allen Ebenen geben. Dietmar Schütz ist seit Februar 2008 Präsident des Bundesverbandes Erneuerbare Energie (BEE). Kontakt: Bis zum Jahr 2020 können die Erneuerbaren Energien den Ausstieg aus der Atomenergie in Deutschland bereits vollständig kompensieren. Wir sind jedoch einer Meinung mit weiten Teilen der Bundesregierung und der Bevölkerung, dass es sinnvoller und möglich ist, die Nutzung der folgenschweren Hochrisikotechnologie Atomkraft noch schneller zu beenden. Als erste Maßnahme auf dem Weg dorthin brauchen wir ein Erneuerbare-Energien-Ausbaubeschleunigungsgesetz ein Artikelgesetz, das alle relevanten Regelwerke auf den Prüfstand stellt. Nicht nur in die originären EE-Gesetze wie Erneuerbare-Energien-Gesetz oder Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, sondern beispielsweise auch in Energiewirtschaftsgesetz, Raumordnungsgesetz, Naturschutzgesetz und Wasserhaushaltsgesetz muss das Ziel des Umstiegs auf Erneuerbare Energien aufgenommen werden. Da der Umbau der Energieversorgung vor Ort stattfindet, müssen aus unserer Sicht auch das Baugesetzbuch und die Baunutzungsverordnung novelliert werden, um bestehende Hemmnisse im Genehmigungsverfahren von Erneuerbare- Energien-Anlagen abzubauen. Die Netzregulierung muss ebenfalls neu ausgerichtet werden. Denn die Regulierung der Stromnetze durch die Bundesnetzagentur zwingt Netzbetreiber zu einem rein kostenorientierten Ausbau der Infrastruktur. Damit haben sie nur mit Renditeeinbußen die Möglichkeit, die Netze auf den notwendigen Umbau der Energieversorgung vorzubereiten. Die Umstellung der Regulierungsmaßstäbe auf einen zukunftsorientierten Netzausbau kann diesen erheblich beschleunigen. Dabei müssen alle Netzebenen berücksichtigt werden vor allem aber die Verteilnetze bis einschließlich der 110 kv-ebene um den notwendigen Netzausbau auf der höchsten Spannungsebene auf das unbedingt erforderliche Maß zu begrenzen. Die Erdverkabelung sollte auf der 110 kv-ebene zum Regelfall werden, denn ihre Akzeptanz ist höher als die von Freileitungen. Eventuelle Mehrkosten werden dabei durch vermiedenes Einspeisemanagement im EEG ausgeglichen. Bei einer hauptsächlich durch EEG-Einspeisungen genutzten Leitung entstehen nach Berechnungen für das Bundesumweltministerium gar keine zusätzlichen Kosten.

7 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft 70 5 Um die Akzeptanz für Netze in den Kommunen zu erhöhen, brauchen wir außerdem ein Gewerbesteuersplitting bei Infrastrukturmaßnahmen: Generell sollten vom Netzausbau berührte Gemeinden an dessen positiven wirtschaftlichen Auswirkungen und damit an der Gewerbesteuer der Netzbetreiber teilhaben können. So ist mit einer vergleichbaren Regelung für die Windenergie die Akzeptanz dieser Technologie in den Kommunen deutlich gesteigert worden. Wir denken in die Tiefe - komplexe geothermische Lösungen aus einer Hand Waren (Müritz); Neustadt-Glewe; Hannover; Berliner Reichstagsgebäude; Groß Schönebeck; Landau; Unterhaching; Neuruppin; Kirchstockach... Als weitere Maßnahme erneuern wir unsere Forderung nach einem Anreiz für Regenerative Kombikraftwerke: Der von der Bundesregierung lange angekündigte Stetigkeitsanreiz für das Zusammenschalten verschiedener regenerativer Erzeugungsanlagen mit Speichern und Maßnahmen zum Lastmanagement muss schnell eingeführt werden. Denn ein solches Instrument mobilisiert die vorhandenen Flexibilitätspotenziale der Biogasanlagen und ermöglicht Investitionen in verschiedene Speicheroptionen. Dazu sollten dezentrale Erzeugungsanlagen in die Netzplanung eingebunden werden: Mit dem weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien kommt es zu einem Paradigmenwechsel im Energiesystem. Und durch Anreize zur intelligenten Einbindung von Energieeffizienz- und Nachfragesteuerungsmaßnahmen sowie von dezentralen Erzeugungsanlagen kann der Verteilnetzbetreiber den Netzausbaubedarf noch einmal minimieren. Da der mit der Laufzeitverlängerung im vergangenen Herbst groß angekündigte Energie- und Klimafonds der Bundesregierung in der neuen Situation für die Atomkraft nun endgültig obsolet geworden ist, sollte die Regierungskoalition endlich eine solide Finanzbasis für den Ausbau Geothermie Neubrandenburg GmbH Seestraße 7A Neubrandenburg Telefon: 0395/ Telefax: 0395/ Technik GmbH & Co. KG Planung GmbH Ihr Generalplaner für den Energiemix der Zukunft Mit dem weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien kommt es zu einem Paradigmenwechsel im Energiesystem. von Erneuerbaren Energien und Effizienztechnologien im Wärmebereich schaffen. Der BEE schlägt hier die Erneuerbare-Energien-Wärmeprämie vor. Sie ermöglicht, dass der Wärmesektor seinen Umstieg von Öl und Gas auf Erneuerbare Energien selbst finanziert, ohne den Bundeshaushalt zu belasten. Bereits im Jahr 2007 sind mehrere wissenschaftliche Institute in einer Bewertung unterschiedlicher Fördermodelle für den Wärmesektor zu dem Schluss gekommen, dass ein haushaltsunabhängiges Modell das effektivste Instrument ist, um die Energiewende im Gebäudebereich zu schaffen. Ihr kompetenter Partner in allen Fragen der... Nutzung erneuerbarer Energien mit dem Schwerpunkt Geothermie Geologie / Hydrogeologie / Baugrund Umwelttechnik Hoch- und Tiefbaumaßnahmen (HOAI 1-9) Unser Leistungsumfang: Machbarkeitsstudien Bearbeitung der gesamten Genehmigungsverfahren Gesamtplanung geothermischer Anlagen Komplettlösungen für Energie-, Heiz- und Klimatechnik Geothermische Reservoirmodellierung Tiefbohrplanungen Fritz Planung GmbH Am Schönblick Bad Urach / Germany Fritz Technik GmbH & Co. KG Wöhlerstraße Freiburg / Germany

8 6 Tiefe Geothermie Analyse der Entwicklungsmöglichkeiten geothermischer Ressourcen in Tibet, China TEXT: Prof. Dr. Horst Rüter und Prof. Keyan Zheng Prof. Dr. Horst Rüter ist Präsident des GtV-Bundesverbandes Geothermie und Geschäftsführer der HarbourDom Consulting GmbH (Köln). Kontakt: Trotz Fortschritten der vergangenen Jahre liegt China bei der Erdwärmenutzung noch immer zurück. Über hohes geothermisches Potenzial verfügen neben der östlichen Küstenregion vor allem die Regionen Tibet, Yunan sowie Sechuan. Gerade in Tibet besteht ein enormer Bedarf an zusätzlicher Energie, um die dringend nötige wirtschaftliche Entwicklung voranzubringen. Erneuerbare Energien sollen dafür vorrangig gefördert werden. Die Geothermie spielt hier eine entscheidende Rolle. Einführung Tibet beherbergt nicht nur den so genannten Dritten Pol der Erde, das Dach der Welt, sondern bildet auch den größten zusammenhängenden Naturpark der Erde. Auf Grund der großen mittleren Höhe, der innerkontinentalen Lage und der extremen Wetterbedingungen ist die Wirtschaft jedoch wenig entwickelt. Es geht nun darum, die bestehende Lücke bei der Stromversorgung zu schließen und dennoch die einzigartige Umwelt zu schützen. Schon bei der Entwicklung der vergangenen Jahre spielte das Geothermiekraftwerk in Yanbajain eine bedeutende Rolle. Es gibt dort aber seither keinen nennenswerten Dagjia Geysir im Distrikt Angren Fortschritt. Das Lake Yamzho Yumco Hydraulic- Kraftwerk erhielt zwar einen 11,5 MW Generator, hat aber keine Nachahmer gefunden. Bedeutende geothermische Ressourcen liegen besonders entlang der Qinghai-Tibet-Eisenbahnlinie. Die Vorteile der Geothermie auch gegenüber anderen Erneuerbaren Energien sind offensichtlich, wenn es darum geht, die klaffende Stromlücke zu schließen. Energiebedarf und Wirtschaftsentwicklung in Tibet Das Bruttosozialprodukt Tibets hat sich seit 1971 verdreißigfacht, pro Kopf beträgt es jedoch

9 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft 70 7 noch immer nur 1/5 des chinesischen Landesdurchschnitts. Nur ca. 20% der Tibeter leben in Städten (50% für Gesamtchina). In Tibet war im Jahr 2006 eine Stromerzeugungskapazität von 550 MW installiert, pro Kopf nur 200 W (dies entspricht drei Glühbirnen). Die Stromerzeugung betrug (pro Kopf) 539 kwh kam ein neues Wasserkraftwerk am Fluss Lhasa dazu, wodurch die Stromproduktion auf 407 GWh anstieg. Dennoch haben Einwohner (30%) keinen Zugang zu Elektrizität. Das neueste Programm der Regierung der Autonomen Region Tibet verspricht»fast allen«bürgern einen Stromanschluss. Der (geplante) jährliche Pro-Kopf-Strombedarf steigt dabei auf kwh, was eine installierte Leistung von MW mit einer Jahresproduktion von GWh bedeutet. Strategie zur Entwicklung erneuerbarer Energien in Tibet Eine»Tibet Energy Sustainability and Development Strategy«wurde im Jahr 2007 vom chinesischen Ministry of Science and Technology (MOST) erarbeitet. Die Energieentwicklung Tibets hat demnach auf die einzigartige Umwelt, die sozio-ökonomischen Besonderheiten und auf die spezielle Kultur Tibets Rücksicht zu nehmen. Als Folge davon geht es darum, in Tibet den weltweit größten Energiegarten zu errichten. Auch wenn die Qinghai-Tibet-Eisenbahn nun Lhasa erreicht hat, darf sie nicht genutzt werden, um Kohle nach Lhasa zu transportieren. Der Energiemix wird sein: Kleinwasserkraftwerke Fotovoltaik in abgelegenen Gegenden Geothermie Geothermie wird dabei der Haupteinspeiser in das landesweite Stromnetz sein, während Wasserkraft und Fotovoltaik oft nur lokal und netzunabhängig sind. Wasserkraftwerke speisen sich vorwiegend aus Schmelzwasserbächen im Frühjahr. Es ist nicht vorgesehen, Solarenergie in das Netz einzuspeisen. Geothermische Stromerzeugung wird nicht durch Jahreszeiten oder das Wetter beeinflusst. Ihr fällt dementsprechend die Hauptlast zu. Vorrang der Geothermie in Tibet Tibet liegt im östlichen Abschnitt der»mediterranean Himalayian Geothermal Zone«. Dort sind viele geothermische Manifestationen zu finden: 45 Lokationen mit kochenden Quellen, kochenden Fontänen, hydrothermalen Eruptionen und Geysiren mit Temperaturen oberhalb der (dortigen) Siedetemperatur. Heiße Quellen kommen häufig vor: oberhalb 80 C (7 Lokationen) C (83) C (109) C (62). Bohrung 4001 im Yangbajain Geothermiefeld mit einer Leistung von12,5 MW Der bekannteste Ort ist Yangbajain, 90 km westlich von Lhasa. Dort sind viele heiße Quellen zu finden, ein heißer See, dampfende Böden und hydrothermale Eruptionen. Die höchste Temperatur beträgt dort 93 C. In etwa 200 m Tiefe wurde ein Dampf/Wasser Reservoir mit Temperaturen zwischen 141 C und 172 C gefunden. Die Nutzung zur Stromerzeugung begann Der höchstgelegene Geysir in Tibet ist der Dagjia - Geysir auf m NN mit 20 m hohen Eruptionen. Er liegt auf einer riesigen Sinterterasse und ist umgeben von mehr als 200 weiteren geothermischen Manifestationen, davon fast 100 Prof. Keyan Zheng ist ehemaliger Vorsitzender des»geothermal Council of China Energy Society«(GCES). Während seines Berufslebens arbeitete er über 40 Jahre im Bereich Geothermie-Exploration und -Forschung, davon fünf Jahre als Experte der Vereinten Nationen. Kontakt: Tabelle 1: Geschätzte geothermische Ressourcen in Tibet

10 8 Tiefe Geothermie von 137,5 MW (siehe Tabelle 2), wobei die Felder Yangbajain und Yangyi mitgerechnet sind. Dringlichkeit der Entwicklung geothermischer Stromversorgung für die Modernisierung Tibets Das Kraftwerk in Yangbajain hat die generelle Eignung der Geothermie zur Stromversorgung Tibets aufgezeigt. Alle Komponenten sind inzwischen veraltet. Auch die Wassertemperatur ist von ursprünglich C auf heute 120 C zurückgegangen. Die installierte Kapazität von 24,18 MW liegt heute noch bei 18,5 MW, entsprechend 140 GWh/Jahr. Stromerzeugung im Kraftwerk Yangbajain Tabelle 2: Das Potenzial geothermischer Stromerzeugung der untersuchten Felder kochende Quellen mit Temperaturen von 86 C. Der totale Thermalwasserausfluss dieser Region liegt bei m 3 /Tag. Die kochende Fontäne von Gulug liegt nahe der Qinghai-Tibet Eisenbahnstrecke. Dort befinden sich auch kochende Quellen, Fumarolen und Sinterterrassen. Die Temperaturen betragen hier generell C, was in dieser Höhe teils oberhalb der Siedetemperatur liegt. Der Thermalwasserausfluss liegt in dieser Region bei m 3 /Tag. Die heiße Quelle Langju liegt in der Stadt Siquanhe. Sie hat eine Temperatur von 78 C und eine Schüttung von m 3 /Tag bei einer Mineralfracht von nur 2 g/l. Dort wurden in den 1980er Jahren 100 m tiefe Bohrungen durchgeführt und ein kleines Kraftwerk eingerichtet. Die warme Quelle Nagqu liegt in der Stadt Nagqu. Das Thermalwasser hat dort Temperaturen von C. Ein kleines Kraftwerk wurde 1990 eingerichtet. Landesweite geothermische Untersuchungen wurden in Tibet vom Tibetan Bureau of Exploration and Development of Geology and Mineral Resources durchgeführt. Insgesamt wird das Potenzial auf 3096, kj geschätzt, was die Installation von Nutzungen mit einer Gesamtleistung 299 GW ermöglicht. Untersuchungen an den geothermischen Zonen entlang der Qinghai-Tibet-Eisenbahnstrecke ergaben eine mögliche Gesamtleistung der Installation Auf Grund der folgenden Punkte sollten in Tibet zunächst Felder mit Hochtemperatur-Lagerstätten entwickelt werden: 1. Der weitgehende Ausfall der Stromversorgung aus Kleinwasserkraftwerken im Winter. 2. Durch die Mediterranean Himalayian Geothermal Zone ist Tibet sehr reich an Hochtemperatur-Feldern. 3. Geothermie hat den größten Kapazitätsfaktor unter den Erneuerbaren: Der UN-Report (WEA 2007) nennt einen Kapazitätsfaktor von 0,72 (Wind: 0,21, Solarenergie: 0,14). 4. Geothermiefelder liegen an der neuen Qinghai-Tibet-Bahnstrecke, für die eine beschleunigte Wirtschaftsentwicklung vorgesehen ist. Hindernisse bei der Geothermienutzung in Tibet Auf Grund der folgenden Punkte war die Entwicklung der Geothermie in Tibet schleppend: 1. Der negative Einfluss des Kraftwerks in Yangbajain. Dort wurde ab 1970 in China erstmals ein geothermisches Feld entwickelt. Die Bohrungen wurden ohne Exploration niedergebracht. Im Laufe der Produktion versiegten die ursprünglich vorhandenen kochenden Quellen. Dinge, die bei erfahrener Betreuung in anderen Teilen der Welt nicht auftraten. 2. Das Fehlen von ausgebildetem Personal. Das Langju-Kraftwerk wurde ab 1980 gebaut. Von den beiden installierten Generatoren von je 1 MW arbeitete nur einer und dieser nur mit einer Leistung von 440 kw. So ist Langju ein weiteres Negativbeispiel. In Nagqu wurde im Jahr 1990 ein 1-MW-Block (Binary Cycle) installiert, der aber wegen Ablagerungsproblemen außer Betrieb genommen werden musste. Im Gegensatz hierzu wurden Ablagerungsprobleme beim Kraftwerk in Yangbajain zufriedenstellend gelöst. 3. Das Fehlen einer entsprechenden Politik. Ein Investor wollte ab 2007 in das Krafwerk Yangyi investieren. Er bekam zunächst Unterstützung durch die Regierung der Autonomen Region Tibet und das Tibetische»Development and Reform Committee«sowie das Tibetische»Electric Power Bureau«. Der

11 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft 70 9 Investor wandte sich an das Zentralchinesische»Development and Reform Committee«(NDRC) mit der Bitte, höhere Einspeisetarife nehmen zu können, wie sie für Windenergie und Biomasse schon bezahlt wurden. Für Geothermie hatte das NDRC die Gewährung höherer Tarife noch nicht geprüft, wodurch das Projekt gestoppt wurde. Die Zukunft der Geothermie in Tibet China hat die Bedeutung und das Potenzial der Geothermie in Tibet inzwischen erkannt. Die Brauchbarkeit wurde analysiert und entsprechende, vom Ministerium für Landnutzung und Ressourcen sowie vom Finanzministerium finanzierte Forschungsprojekte, wurden durchgeführt. Ein abschließender Bericht wurde Premierminister Wen übergeben. Dieser instruierte das»development and Reform Committee«(NDRC), das»state Bureau of Energy«(SBE) sowie das»ministry of Land and Resources«(MLR). Dadurch ist zukünftig sowohl die finanzielle Unterstützung von Projekten als auch eine die Geothermie bevorzugende Politik zu erwarten. Danksagung Die Autoren danken Dor Ji von der Tibetischen Akademie der Ingenieure für die Zusammenstellung und Überlassung neuster Daten über die Entwicklung in Tibet. Literatur: DOR Ji and ZHENG Keyan,»Analysis on status and prospects of geothermal power generation in China«. Scientific Development of Geothermal Resources in China, Proceedings of high-rank symposium on scientific development of geothermal resources in China, 2009, pp , Geological Publishing House. (in Chinese) Dor Ji,»The Basic Characteristics of the Yangbajing Geothermal Field A Typical High Temperature Geothermal System«, Engineering Science, 5, 2003, No.1, pp (in Chinese with English abstract) DOR Ji, ZENG Yi, JIAO Xingyi and JIANG Yong,»Review and consideration on geothermal power generation in Tibet«. Geothermal Resources Development and Protection in China. 2007, pp , Geological Publishing House. (in Chinese) Keyan Zheng,»Giving Full Play to Geothermal in Renewable Energy Development in Tibet, China«. Proceedings of the 7th Asian Geothermal Symposium, Give Strong Roles to Geothermal in Renewable Energy Growth, 2006, pp , AIST, GCES and KIGAM. Shi Dinghuan et. al.,»tibet Energy Sustainability and Development Strategy«, Report of jointed project of Italy s Ministry of Territory and Environment and China s Ministry of Science and Technology Y. Bao, K. Zheng, and H. Liu,»Geothermal Role in Renewable Energy Development in Tibet, China«. Geothermal Resources Council Transactions, Geothermal Resources Securing Our Energy Future, 30, 2006, pp Zheng Keyan and Pan Xiaoping,»Status and Prospects of Geothermal Generation Development in China«. Sino-Global Energy, 14, No.2, 2009, p (in Chinese with English abstract) We go the distance visit our website at

12 10 Tiefe Geothermie Bentec Euro Rig auf der Thermalbohrung Th 3 in Pullach Nach fünf Jahren erfolgreichem Betrieb erweitert die Innovative Energie für Pullach GmbH ihr Geothermie-Projekt deutschlandweit erstmalig durch eine dritte Bohrung. In rekordverdächtigen 77 Tagen bis zum Abschluss der Bohrung, unterstützt durch den erstmaligen Einsatz eines neuen Richtbohrverfahrens, wurde in der Geothermie-Branche ein weiterer Meilenstein gesetzt. Pullach schlägt neues Kapitel in der Geothermiegeschichte auf Bestehendes Geothermieprojekt durch dritte Bohrung erfolgreich erweitert TEXT: Dr. Ralph Baasch Dr. Ralph Baasch ist Leiter der Abteilung Umwelt in der Gemeindeverwaltung Pullach und Prokurist der Innovative Energie für Pullach GmbH. Kontakt Vorgeschichte Pullach i. Isartal, eine Gemeinde im Süden des Landkreises München, betreibt mit ihrer hundertprozentigen Tochter Innovative Energie für Pullach GmbH (IEP) seit 2005 eine geothermische Dublette mit Teufen von m TVD (3.550 m MD) und m TVD (4.120 m MD) sowie Thermalwassertemperaturen von 102 C bzw. 107 C. Von der Deutschen Umwelthilfe wurde sie hierfür als Klimaschutz-Projekt 2009 ausgezeichnet. Mit der gewonnenen Wärme werden über ein inzwischen auf 25 km angewachsenes Fernwärmenetz fast alle öffentlichen Gebäude wie Rathaus, Bürgerhaus, Freizeitbad, Schulen, kirchliche Einrichtungen, Gewerbebetriebe und natürlich viele Privatkunden mit Erdwärme versorgt. Trotz der hohen Wassertemperaturen betrug die zur Verfügung stehende geothermische Leistung bis dato nicht mehr als 5,9 MW. Dies ist einer Geologie geschuldet, die trotz mehrfacher massiver Säuerungen zwar Schüttungen von bis zu 50 l/s erlaubt, deren Injektionsvermögen jedoch so schlecht ist, dass ohne zusätzlichen hohen Injektionsdruck nicht mehr als 32 l/s reinjiziert werden können. Bedauerlich war auch, dass man sich aufgrund des besseren Aufnahmevermögens der heißeren Bohrung entscheiden musste, in diese zu injizieren. Obwohl die höhere Temperatur somit dort»verloren«war, stellt dies die energetisch günstigere Lösung dar. Nachweisliche Gründe für dieses Verhalten der beiden Bohrungen gibt es bisher leider nicht, jedoch liegt die Vermutung nahe, dass die erbohrten dicht gelagerten Plattenkalke eine Erklärung dafür sein könnten. Projekt dritte Bohrung Nachdem eigentlich schon kurze Zeit nach der Inbetriebnahme erkennbar war, dass sich das Projekt zu einer Erfolgsgeschichte entwickeln und die Nachfrage nach geothermischer Wärme größer sein würde als das Angebot, wurden Überlegungen zur Erweiterung der Anlage angestellt. Es stellte sich heraus, dass die Errichtung einer dritten Bohrung für Pullach die beste Alternative zur Erweiterung der bestehenden Anlage sein wird. Eine im Jahr 2009 neu durchgeführte 2-D- Seismik, die aufgrund der großen Überdeckung in Teilbereichen auch eine 3-D-Darstellung zuließ, sowie die Implementierung alter Seismikdaten wiesen auf eine ideale Bohrlokation im Süden des bestehenden Erlaubnisfeldes hin, die eine Schüttung größer 80 l/s erwarten ließ.

13 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft Mit der dritten Bohrung betritt Pullach gleich in mehrfacher Hinsicht geothermales Neuland. Noch nie wurde in Deutschland eine Geothermieanlage auf diese Weise erweitert. Wegen des ungenügenden Reinjektionsvermögens der beiden ersten Bohrungen, die im Thermalwasserhorizont mit 5"- bzw. 5.1/2"-Lochlinern ausgebaut sind, ist die dritte Bohrung mit einem Linerdurchmesser von 7" im Thermalwasserhorizont größer ausgelegt, so dass sie als Schluckbohrung für die beiden bestehenden Bohrungen dienen kann. Das bedeutet aber, dass die bisherige Reinjektionsbohrung in ihrer Förderrichtung umgedreht werden muss. Das wirft die spannende Frage auf: Wie stark hat das injizierte Wasser das Bohrloch bisher ausgekühlt? Muss durch die zukünftige Förderung erst die gleiche abgekühlte Wassermenge gefördert werden, die zuvor injiziert wurde, oder sind die Reinjektions- und Förderbereiche verschieden und die Abkühlung daher gar nicht so relevant? Ein Tracerversuch in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München soll neben anderen Messparametern hierüber Aufschluss bringen. Auch wenn die Einbindung der dritten Bohrung eine größere technische Herausforderung darstellt schon die ca. 3,6 km lange Verbindungsleitung zu den bestehenden Bohrungen sowie die Druckhaltung des gashaltigen Wassers bedingen hohe technische Standards kann das neue Konzept einer Triplette neben der Verdoppelung der Förderkapazität überzeugende Pluspunkte vorweisen. Aufgrund der zwei Förderbohrungen besteht in Zukunft eine Redundanz, die beim Ausfall einer Pumpe immer noch den geothermischen Weiterbetrieb der Anlage ermöglicht. Wenn die Förderpumpen keinen nachhaltigen Schaden nehmen sollen, müssen sie in einem Optimalrange gefahren werden, egal ob die Wärmelast nachgefragt wird oder nicht. Der zweite große Vorteil der Triplette besteht daher darin, dass eine Pumpe im Sommer in der Schwachlastzeit ganz ausgeschaltet und die zweite Pumpe in ihrem Optimalrange gefahren werden kann. Mit der Hekla Energy aus Celle konnte in einer EU-weiten Ausschreibung ein erfahrenes Bohrunternehmen gewonnen werden, das die Bohrung in Generalunternehmerschaft durchgeführt hat. Im Einsatz war eine dreizügige Anlage, eine Bentec EuroRig 350. Das Mudlogging ging als eigenes Gewerk an die Fa. PetroServices (Edemissen). Der Bohrplatzbau wurde von der Fa. Bernegger Bau (Molln/Österreich) übernommen. Mit der Entsorgung von Bohrklein und Spülungsresten war die Fa. Ehgartner (Geretsried) beauftragt. Die Bohrung wurde zuerst als Vertikalbohrung bis zu einer Teufe von m niedergebracht. Danach wurde eine Neigung von 61 im Malm aufgebaut, um im Tiefengrundwasserleiter eine möglichst lange Erschließungsstrecke zu erreichen. Top Malm wurde bei m MD durchteuft. Die Gesamtbohrstrecke liegt bei m MD. Das Bohrprogramm bestand aus vier Sektionen mit Bohrdurchmessern von 23", 16", 12 1/4" und 8 1/2" sowie Rohrdurchmessern von 18 5/8", 13 3/8", 9 5/8" und einem gelochten Liner mit 7". Für die zweite und dritte Sektion war mit Vertitrak und Autotrak ein innovatives Richtbohrwerkzeug der Fa. Baker Hughes im Einsatz, mit dessen Hilfe ein hervorragender Bohrfortschritt bei gleichzeitig optimaler Neigungs- und Richtungskontrolle erreicht wurde. Funktionen, die für die Einhaltung des Budgets und die Sicherheit des Bohrlochs von großer Bedeutung waren. Die dritte Pullacher Bohrung dürfte damit eines der wenigen Großprojekte sein, das bei veranschlagten Gesamtkosten von 9 Millionen Euro inkl. Planungskosten deutlich unter dem Budget bleibt. Mit einem Dauerpumpversuch konnte schließlich auch das gewünschte Ergebnis von 80 l/s nachgewiesen werden. Eine Absenkung von nur 50 m lässt allerdings noch mehr erwarten. Zur Zeit ist die Verbindungsleitung zwischen den Bohrungen Th1a/2 und Th3 im Bau. Es ist geplant, die Erweiterung einschließlich der notwendigen neuen Betriebsgebäude zur Heizperiode 2011/2012 funktionsbereit zu haben. Die Details der neuen Anlage, der Bohrung und die Bohrergebnisse will die IEP nach einer abschließenden Auswertung dem Fachpublikum auf dem diesjährigen Geothermiekongress im November in Bochum vorstellen. Ausbauschema mit dritter Bohrung

14 12 Tiefe Geothermie Positionspapier der Geothermie-Branche zur Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) TEXT: GtV-Bundesverband Geothermie e.v. und Wirtschaftsforum Geothermie e.v. GtV Bundesverband Geothermie GtV-Bundesverband Geothermie e.v. Albrechtstraße Berlin Tel: 030/ Fax: 030/ Wirtschaftsforum Geothermie e.v. Bürgermeister-Wegele-Str Augsburg Tel Fax Die Geothermie-Verbände Wirtschaftsforum Geothermie (WFG) und GtV- Bundesverband Geothermie haben im April 2011 für einen schnelleren Ausbau der Tiefen Geothermie einen Vorschlag zur Weiterentwicklung des EEG in einem gemeinsamen Positionspapier vorgelegt. Insgesamt acht Änderungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sollen die weitere positive Entwicklung der Geothermie zur Erzeugung von nachhaltiger Wärme und Strom befördern. Die in der Erde gespeicherte Wärme bietet eine nahezu unerschöpfliche Quelle zur Erzeugung von Strom. Das technische Angebotspotenzial für die geothermische Stromerzeugung liegt gemäß einer Studie des Büros für Technikfolgenabschätzung des deutschen Bundestages bei etwa 60 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland. Die knapp zwanzig Geothermieanlagen hierzulande belegen, dass es technisch möglich ist, dieses Potenzial zu heben und zur Erzeugung von Strom und Wärme zu nutzen. Entsprechend geht die aktuelle Studie des Umweltbundesamtes zur Energieversorgung im Jahr 2050 davon aus, dass in vierzig Jahren rund zehn Prozent des Stroms aus geothermischen Kraftwerken kommen werden. Insbesondere die Grundlastfähigkeit macht geothermisch erzeugten Strom zum festen Bestandteil auch anderer lang fristig angelegter Energieszenarien und der klimaschonenden Energieversorgung, die das aktuelle Energiekonzept der Bundesregierung zum Ziel hat. Obwohl in den vergangenen Jahren die Technologie zur Energieerzeugung im Niedertemperaturbereich weiterentwickelt und zahlreiche technische Fortschritte gemacht wurden, ist die Stromproduktion auf Basis Tiefer Geothermie bislang nicht kostendeckend möglich. Dies zeigen die im Rahmen des EEG-Erfahrungsberichts erstmalig ausgewerteten Daten von zehn deutschen geothermischen Kraftwerksprojekten zu deren Stromgestehungskosten. Um die noch junge Technologie flächendeckend einsetzen und damit von Skaleneffekten profitieren zu können, braucht es in den kommenden Jahren deshalb weiterhin die Unterstützung durch das EEG. Wie die Analyse der Stromgestehungskosten und die Entwicklung des Marktes zeigen, reichen die aktuellen Vergütungssätze allerdings nicht aus, um die nötige Dynamik in Gang zu bringen. Die Branche setzt sich deshalb für eine moderate Anpassung der Vergütungen im Rahmen der aktuellen EEG-Novellierung ein.

15 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft gute Gründe für die Tiefe Geothermie 1. Klimaschonend Geothermie kann wesentlich dazu beitragen, dass die CO 2 -Reduktionsziele der Bundesregierung und der Europäischen Union erreicht werden. 2. Regenerativ Erdwärme ist nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. 3. Grundlastfähig Geothermie-Strom ist unabhängig vom Wetter rund um die Uhr verfügbar. 4. Dezentral Geothermiekraftwerke tragen zur Entlastung des Stromnetzes und zur regionalen Wertschöpfung bei. 5. Krisensicher Eine geothermisch basierte Strom- und Wärmeversorgung macht unabhängig von fossilen Brennstoffen und gewährleistet stabile Preise. 6. Flächenschonend Geothermieanlagen zeichnen sich durch geringen Flächenverbrauch aus. 7. Landschaftsschonend Die optische Beeinträchtigung der Landschaft durch geothermische Anlagen ist minimal. 8. Effizient Die geothermische Energiegewinnung erlaubt die gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme und trägt damit zu einer zukunftssicheren, effizienten Wärmeversorgung bei. 9. Innovativ Das in Deutschland entwickelte Know-how zur Nutzung der Erdwärme im Niedertemperaturbereich stößt in anderen Ländern auf großes Interesse. 10. Nachhaltig Die entnommenen Tiefenwässer werden wieder in das Reservoir zurückgeführt, so dass das natürliche Gleichgewicht erhalten bleibt. Positionen und Empfehlungen der Geothermie-Branche zur EEG-Novelle 2012: Im Rahmen des Erfahrungsberichts zur Novellierung des EEG haben Experten des WFG die Daten von insgesamt zehn Geothermie-Projekten analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die gegenwärtige Vergütung von geothermisch erzeugtem Strom nicht kostendeckend ist. Die Verbände WFG und GtV-BV haben daraus Positionen und Empfehlungen zur Novellierung des EEG entwickelt, auf deren Grundlage sich die Geothermie- Branche in Deutschland weiter entwickeln und ihre Technologie zur Stromerzeugung bis zur Marktreife führen kann. 1. Beibehaltung des EEG als wichtigstes Instrument zum Ausbau der Geothermie in Deutschland Das EEG hat sich bereits bei anderen Erneuerbare-Energie-Technologien als geeignetes Instrument bewährt, um sie zur Marktreife und Wettbewerbsfähigkeit zu führen. Im Gegensatz zu anderen Fördermodellen bieten die Regelungen des EEG unabhängig von der Haushaltssituation eine verlässliche Grundlage für Investitionen in neue Projekte. Damit ist das Gesetz eine wichtige Basis für die Fortentwicklung der Geothermie und ihre Nutzung als saubere, zuverlässige und zukunftsweisende Energiequelle. 2. Vorrang für Strom aus Erneuerbaren Energien Damit Projekte kalkulierbar bleiben und die Grundlastfähigkeit der Geothermie zum Zug kommen kann, muss der Einspeisevorrang für Strom aus Erneuerbaren Energien erhalten bleiben. 3. Anhebung der Grundvergütung für die Einspeisung auf 20 Cent pro kwh Wie die Berechnungen auf Basis von Echtdaten zeigen, ist die aktuelle Einspeisevergütung im Verhältnis zu den hohen Investitionskosten zu gering, um die Lernkurve schnell durchschreiten und einen Anzeige

16 14 Tiefe Geothermie Intelligent Cooperation Das Ergebnis zählt! Kompetente Projekt beratung und individuelle Lösungen. Wellheads, Ausrüstungen und Ersatzteile für Bohranlagen und für tiefe Geothermie-Bohrungen. The result is the key! Competent project consulting and individual solutions. Wellheads, equipment and spare parts for drilling rigs and deep geothermal drilling. Oilfield Products Sales and Services GmbH Bruchkampweg Celle Germany Telefon +49(0) 5141/ Fax +49(0) 5141/ wirtschaftlichen Betrieb von Geothermiekraftwerken gewährleisten zu können. 4. Anhebung des Frühstarterbonus auf 7 Cent pro kwh ohne Laufzeitbeschränkung, aber mit einer Degression von 10% pro Jahr ab 2019 Eine komplette Abschaffung des Frühstarterbonus zu einem fixen Zeitpunkt würde auf Grund der langen Projektrealisierungszeiträume zu einem nicht kalkulierbaren wirtschaftlichen Risiko führen und die Realisierung von in der Entwicklung befindlichen Projekten gefährden. 5. Beibehaltung der Vergütungshöhe für den Wärmenutzungsbonus, aber Konkretisierung der gesetzlichen Definition Die Höhe des Wärmenutzungsbonus ist ausreichend, allerdings bietet die aktuell gültige Definition zu viel Interpretationsspielraum und damit eine unsichere Kalkulationsbasis. 6. Technologiebonus: Erweiterung der Anwendbarkeit durch Anpassung der gesetzlichen Definition Die petrothermale Technologie ist auf dem Weg aus dem Forschungs- und Entwicklungsstadium in die wirtschaftliche Anwendung. Sie birgt im Bereich der Geothermie die größten Potenziale, da sie einen deutschlandweiten Einsatz und höhere Kraftwerksleistungen ermöglicht. Daher sollten die Anreize erhalten bleiben und auch auf hydrothermale Projekte erweitert werden, bei denen petrothermale Verfahren zum Einsatz kommen. 7. Aussetzung der Degression für Frühstarterbonus und Grundvergütung bis Ende 2018, für Technologiebonus bis Ende 2024 Kostensenkungseffekte auf breiter Basis sind nur durch eine größere Anzahl von Projekten und den daraus resultierenden Erfahrungen realisierbar. Im Vergleich mit anderen Erneuerbaren Energien steht die Geothermie aber am Anfang ihrer Entwicklung und braucht deshalb noch Zeit, um auf der Lernkurve weiter voranzukommen. 8. Streichung der Vergütung nach Größenklassen Damit die Geothermie einen signifikanten Beitrag zum erneuerbaren Energiemix und zur Netzstabilität leisten kann, müssen möglichst große Kraftwerksleistungen erreicht werden. Die Leistungsbegrenzung behindert diesen Prozess. Eine Streichung würde die Entwicklung von größeren und damit wirtschaftlicheren Geothermiekraftwerken ermöglichen und in diesem Zuge zur Kostenreduktion beitragen.

17 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft EEG-Vergütung Geothermie-Strom in ct/kwh alt neu Degression Grundvergütung % ab 2019 Frühstarterbonus % ab 2019 Wärmebonus 3 3 1% ab 2019 Technologiebonus 4 4 1% ab 2025 Tabelle: EEG-Vergütung alt/neu Geothermie unerschöpfliche Energiequelle mit großem Potenzial Strom aus geothermischen Energiequellen kann zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Deckung der Grundlast liefern und damit fossil betriebene Großkraftwerke ersetzen. Wird das EEG wie empfohlen weiterentwickelt, können bis zum Jahr 2025 allein in Bayern und im Oberrheingraben etwa 120 hydrogeothermale Projekte mit einer Stromerzeugungskapazität von rund 4,6 TWh el umgesetzt werden das große Potenzial des Norddeutschen Beckens, mit zahlreichen Projekten in der Planung, bleibt dabei noch nicht berücksichtigt. Bezogen auf die damit erzeugte Energiemenge entspricht dies über Windkraftanlagen neuerer Bauart. Zudem werden für die nächsten Jahre standortunabhängige, petrothermale Projekte in ganz Deutschland geplant, die zu einer geringen Netzbelastung durch Stromschwankungen führen und damit zur Netzstabilisierung beitragen. Im Bereich der petrothermalen Geothermie hat sich Deutschland bereits jetzt einen Technologievorsprung erarbeitet, der sich in Anbetracht der weltweit in Planung befindlichen Projekte als exportfähiges Know-how erweisen wird. Kleiner Anteil große Wirkung Mit den vorgeschlagenen Modifizierungen des EEG könnten zahlreiche zukunftsweisende Geothermie-Projekte umgesetzt werden. Trotzdem entfielen nach Hochrechnungen im Rahmen des EEG-Erfahrungsberichts im Jahr 2020 lediglich 3,6 Prozent der gesamten EEG-Vergütung auf die hydrothermale Geothermie. Die durch die Anpassung des EEG angestoßene Dynamik würde dabei auch zu Kostensenkungen führen. Insbesondere die Kosten für Bohrungen könnten durch eine höhere Auslastung und bessere Kenntnis des Untergrundes reduziert werden. Dies sorgt außerdem für eine höhere Fündigkeit und damit für eine höhere Investitionssicherheit. Dieser Effekt wurde bereits nachgewiesen. Nicht zuletzt wird auch kontinuierliche Weiterentwicklung der Pumpen- und Kraftwerkstechnik dazu beitragen, dass sich die Geothermie als eine zuverlässige und grundlastfähige Energiequelle im Mix der Erneuerbaren Energien etablieren wird.

18 16 Oberflächennahe Geothermie Obwohl China sich bei der Anwendung erdgekoppelter Wärmepumpen (GHP) in absoluten Zahlen auf Platz eins der Weltrangliste vorgeschoben hat, ist die Nutzung der Erdwärme bezogen auf die Einwohnerzahl erst wenig verbreitet. Bei der Technologieentwicklung arbeitet China sich auf der Lernkurve jedoch schnell voran. Dies gilt auch für die Herstellung von Wärmepumpen aller Leistungsklassen sowie für Wärmesonden. Wachsende Anwendung erdgekoppelter Wärmepumpen in China TEXT: Prof. Dr. Horst Rüter und Prof. Keyan Zheng Prof. Dr. Horst Rüter ist Präsident des GtV-Bundesverbandes Geothermie und Geschäftsführer der HarbourDom Consulting GmbH (Köln). Kontakt: Prof. Keyan Zheng ist ehemaliger Vorsitzender des»geothermal Council of China Energy Society«(GCES). Während seines Berufslebens arbeitete er über 40 Jahre im Bereich Geothermie-Exploration und -Forschung, davon fünf Jahre als Experte der Vereinten Nationen. Kontakt: Zusammenfassung Chinesische Forscher haben Wärmepumpen seit den 60er Jahren zwar getestet aber nicht generell angewendet. Denn oft war lokal keine Elektrizität verfügbar. In den vergangenen fünf Jahren setzte eine massive Förderung durch die Regierung ein, meist getrieben durch den Zwang, CO 2 -Emissionen zu verringern. Während die gesamte Wohnfläche, die durch Wärmeextraktion für Wärmepumpen beheizt wurde, im Jahr 2004 noch 7,67 Millionen m 2 betrug, waren es 2006 schon 20,35 Millionen m 2 mit jährlichen Zuwachsraten von 20 Millionen m 2. So ist die installierte Kapazität von 383 MW th im Jahr 2004 auf MW th in 2009 angewachsen, in fünf Jahren also um mehr als den Faktor 10. Eine ganze Reihe von Projekten wurde vom»ministry of Construction and Ministry of Finance«gefördert. China hat einen nationalen Standard für GHPs erlassen. Die Zahl der Hersteller von Wärmepumpen und anderen technischen Einrichtungen ist sprunghaft gewachsen. Universitäten und wissenschaftliche Institute haben diese Entwicklung durch Forschungsprojekte begleitet. Marktentwicklung Die ersten GHP-Projekte wurden in Peking Ende des 20. Jahrhunderts ausgeführt, gefolgt von Liaoyang, Jinan und Ningbo. In Peking lag damals die Hälfte der beheizten Wohnfläche von 7,67 Millionen m 2. Im Jahr 2006 gab es in Peking bereits 369 Projekte mit einer gesamten Nutzfläche von 7,38 Millionen m 2. Der Zuwachs betrug in Beijing jährlich 3 bis 5 Millionen m 2. Seit 2007 hat jedoch die Stadt Shenyang den ersten Platz unter den chinesischen Großstädten eingenommen. Schon 2006 gab es dort 109 Projekte mit einer beheizten Fläche von 17,37 Millionen m 2. Im Jahr 2007 waren es 15 Millionen m 2 und 2008 sogar 35,85 Millionen m 2. Landesweit wächst die geothermisch beheizte Wohnfläche jährlich um Millionen m 2 und hat im Jahr 2008 rund 62 Millionen m 2 beheizte Wohnfläche erreicht, was einer Heizleistung von MW th entspricht. Im Jahr 2009 waren es 100,7 Millionen m 2 entsprechend einer Leistung von 5,210 MW th (Abb. 1 & 2). Ausweitung der GHP-Anwendung durch Forderungen nach Energieeinsparungen und Klimagasreduzierung Das»Energie-Spar-Gesetz«(verabschiedet 2008) zeigt, dass es in China nicht mehr möglich ist, dass der Energieverbrauch parallel zum Wirtschaftswachstum wächst. Die»China Academy of Engineering«führte ein Forschungsprogramm mit dem Titel:»China medium-longterm strategy of energy development«durch. Im Ergebnis wird gefordert, dass der Gesamtenergieverbrauch nicht über Millionen Tonnen SKE (Steinkohleeinheiten) steigen darf. Bis 2010 sollen Erneuerbare Energien 2% des Gesamtenergiebedarfs decken. Bis 2020 soll der Anteil auf 5-10% steigen, bis 2030 auf 10-19%, um im Jahr % zu erreichen. Im Wärmemarkt haben GHPs mit 3-4 die besten COP-Werte (coefficient of performance), verglichen mit 1,8-2 für Klimaanlagen, 1,0 für Elektroheizungen, 0,9 für Ölheizungen oder 0,6 für Kohleheizung (Abb. 3). Demonstration der GHP-Anwendung bei den Olympischen Spielen Der Energiebedarf der 29. Olympischen Spiele in Beijing wurde zu 26% aus erneuerbaren Quellen gedeckt. Eine ganze Reihe von Wärmepumpen kam sowohl in den Stadien als auch in den Sporthallen zum Einsatz. Ein Beispiel ist Halle Nr. 2 der Tennishallen im»beijing Olympic Forest Park«. 35 Bohrungen mit 100 m Tiefe und Durchmessern von 150 mm wurden dort niedergebracht, angeordnet in einem 7 x 7 m Raster. Die Entzugsleistung betrug 138,2 kw bei einer Stromleistung von 37,5 kw. Beim Kühlen waren es 139,6 kw aus 32 kw Strom. Für das

19 Geothermische Energie Nº 1 /2011 /Heft Olympische Stadion (Vogelnest) wurden 140 Löcher mit jeweils m Tiefe gebohrt. Weitere GHPs wurden im Schwimmzentrum (Watercube), in der Gerätesporthalle und in der Badmintonhalle eingesetzt. Probleme Durch das schnelle Wachstum wurden bei Planung und Umsetzung Fehler gemacht. Der Markt verlangte schnell nach neuen Firmen. Während noch 2007 nur 10 entsprechende Firmen in Shenyang angesiedelt waren, existierten 2007 schon 70. Es gab oft Probleme beim Zusammenwirken überirdischer und unterirdischer Anlagenteile, wenn z.b. die Wärmepumpenhersteller auch den unterirdischen Teil planten, ohne hier ausreichende Kenntnisse zu haben. Zu Anfang wurden meist Daten gesammelt oder gar Thermal Response Tests durchgeführt. Später wurden diese Daten jedoch bei der Planung der Anlage unsachgemäß verwendet. Letztlich haben diese Fälle aber zu einer verbesserten Überwachung geführt. Neue Forschung GHPs sind wichtig im Zusammenhang mit der Energieeinsparung, da ihr COP mit 3 4,5 vergleichsweise hoch ist. Das Erreichen hoher COP- Werte in der Praxis bedarf weiterer Forschung. GHPs können beispielsweise zur Grundlast eingesetzt werden, ergänzt durch Spitzenlastbrenner Der Strombedarf kann in Zeiten geringer Netzbelastung verschoben werden. Danksagung Die Autoren danken den Kollegen in der Geothermal China Energy Society für die Hilfe bei der hier genutzten Datensammlung. Installed Capacity, MWt Installed Capacity, MWt The order of column from left to right is: Beijing, Shenyang, Shandong, Tianjin, Hebei, Hubei, Jiangsu, Shaanxi and others Fig. 1 Year Abb. 1: Wachstum der Anwen- Growth of GHP in Different Regions dung in China von GHPs in verschiedenen Regionen Chinas Shenyang Beijing Others Shaanxi Jiangsu Hubei Tianjin Shandong Year Abb. 2: Wachstum der An- Fig. 2 Growth of Geothermal Heat Pump in China wendung von GHPs in China Literatur: Chinese Committee of Geothermal Resources Comprehensive Utilization of CARCU, Geothermal resources and ground source heat pump symposium (1), China Land Press, pp.133 (2007). Curtis, R., J. Lund, B. Sanner, L. Rybach and G. Hellstrom: Ground source heat pumps geothermal energy for anyone, anywhere: current 1 0 Coal Boiler Oil Boiler Electric Heater Air Conditioner Fig. 3 A Comparison of the COP for Various Heating Zheng, Keyan: Geothermal Resources and Use Methods GHP worldwide activity, Proceedings, World Geothermal Congress 2005, No. 1437, 1-9 (2005). Fridleifsson, I., R. Bertani, J. Lund, A. Ragnarsson and L. Rybach: The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change, IPCC Geothermal 2008 (2008). Zheng, Keyan, Zaisheng Han and Zhenguo Zhang: Steady Industrialized Development of Geothermal Energy in China --- Country Update Report , Proceedings, World Geothermal Congress 2005, No. 0136, 1-11 (2010). (in Press) for Heating in China, Workshop for Decision Makers on Direct Heating Use of Geothermal Resources in Asia, p. 9-14, UNU-GTP (2008). Zheng, Keyan: World Status of Shallow Geothermal Energy Development and Its Prospects in China, Shallow Geothermal Energy, Proceedings, National Symposium on Shallow Geothermal Energy, p , Geological Publishing House (2007). (in Chinese) Abb. 3: Vergleich der COP- Werte für verschiedene Heizsystheme

20 18 Oberflächennahe Geothermie Gebäudekomplex TM 50 TM50 Erdwärme für Vorzeigeobjekt TEXT: Dipl.-Geol. Alexander Eber Thomas-Mann-Straße 50 im Nürnberger Stadtteil Langwasser, unter dieser Adresse fand man früher die Foto Quelle. Seit 1995 gehört das Areal der BGB- Gesellschaft TM 50. Diese baute einen Teil des Komplexes zu einem modernen Büro- und Dienstleistungszentrum um. Ende 2010 konnten die Arbeiten abgeschlossen werden. Im neuen Gesamtkonzept von TM 50 und bei der Vermarktung der Immobilie spielt die Geothermie eine interessante Rolle. Die Absicht des Eigentümers war, auf dieser Basis ein Vorzeigeobjekt zu entwickeln, das überzeugend für sich selbst spricht und sich ohne große Marketingaktivitäten sozusagen selbst vermarktet. Im ersten Schritt wurde die Hälfte des Gesamtkomplexes entkernt, erhielt neue Lichthöfe und der ehemalige Produktionsbereich wurde um vier Geschosse aufgestockt. Umweltfreundliche Baustoffe wurden eingesetzt, die Grünflächen werden mit aufgefangenem Regenwasser bewässert. Die Decken erhielten eine Betonkernaktivierung. Dass auf den m 2 Mietfläche die Anforderungen der ENEV 2009 unterschritten werden konnten und die nötige Punktezahl für ein goldenes LEED-Zertifikat angestrebt werden kann, liegt aber nicht zuletzt an der konsequenten Umsetzung eines geothermischen Wärme- und Kälteversorgungskonzeptes. Den Kern des Projektes stellen 82 je 99 Meter tiefe Erdwärmesonden, die das Gebäude jährlich mit rund 400 MWh Wärme und ca. 180 MWh Kälte 1978 hatte Quelle auf dem m 2 großen Gelände ein einstöckiges Produktionsgebäude und einen Verwaltungsbau errichtet, insgesamt eine umbaute Fläche von m 2. Die beiden Fertigungshallen waren statisch bereits so ausgelegt worden, dass drei weitere Geschosse hätten darauf aufgesetzt werden können. Alexander Eber ist Diplom-Geologe und Abteilungsleiter bei CDM im Geschäftsbereich Umwelt und Energie. Kontakt

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