Verbrauchernahe Strom- und Wärmeversorgung. Chancen der tiefen Geothermie für den Landkreis Traunstein am Beispiel Traunreut

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1 Verbrauchernahe Strom- und Wärmeversorgung Chancen der tiefen Geothermie für den Landkreis Traunstein am Beispiel Traunreut Sitzung des Kreistages Traunstein Geothermiekraftwerk Soultz-sous-Fôrèts 1

2 Inhaltsverzeichnis 1. Vorstellung 2. Energiewirtschaft 3. Geothermie 4. Erstanlage Traunreut 5. Baustelle Traunreut 6. Ausblick Landkreis Traunstein 7. Zusammenfassung 2

3 1. Vorstellung Die Geothermische Kraftwerksgesellschaft Traunreut mbh ist die erste Projektgesellschaft der, die in den nächsten Jahren mehrere Geothermieprojekte realisieren will. Die, steuert und finanziert die Geothermieaktivitäten der Grünwald Equity - Gruppe. Zu den Gesellschaftern der Grünwald Equity Geothermie zählen u.a. Gesellschafter der Grünwald Equity-Gruppe sowie AllMerus Energy Ltd., London Die Grünwald Equity Gruppe investiert für private und institutionelle Investoren im deutschsprachigen Raum. Der Interessensschwerpunkt liegt bei langfristigen Investitionen in stabilen und wachsenden Märkten. Eine Veräußerungsperspektive ist nicht Investitionsvoraussetzung. Die Kernaktivität bilden Investitionen in profitable Unternehmen im Rahmen von klassischen Eigenkapitalbeteiligungen ( 3

4 2. Energiewirtschaft Wo steht Deutschland? Steinkohlebergbau läuft 2018 aus Grubengas wird genutzt, solange Steinkohlenlagerstätte wasserfrei Erdgasförderung wird deutlich sinken trotz neuer, umstrittener Bohraktivitäten Braunkohle immer umstrittener Zukunft: CCS (= Carbon Capture and Storage) für Kohlekraftwerke oder Biomasseverbrennung??? Neue Kohlekraftwerke politisch kaum mehr durchsetzbar Interessante Windstandorte an Land bereits belegt; auf See technisches Neuland Ausbau der Stromnetze und von Speicherkapazitäten zwingend erforderlich, aber großer öffentlicher Widerstand z.b. in Niedersachsen oder Brandenburg 8 Kernkraftwerke bereits abgeschaltet, restliche Kernkraftwerke folgen bis 2022 Bundesnetzagentur warnt vor Kollaps des deutschen Stromnetzes Nachbarländer befürchten Auswirkung auf das europäische Stromnetz 4

5 2. Energiewirtschaft Wie sieht die Welt aus? Klimawandel erfordert Umdenken Schnell wachsende Menschheit = steigende Energienachfrage Teller oder Tank? Wachsender Wohlstand (z.b. China, künftig Indien) = steigende Energienachfrage Steinkohlebergbau boomt weltweit; steigende Nachfrage hat zu deutlichen Preisanstiegen geführt, das bei anziehender Konjunktur auch wieder erreicht wird Kernkraft erlebt weltweit Renaissance; wie wirkt sich Fukushima international aus? USA setzen künftig auf Erneuerbare Energie: Physik-Nobelpreisträger und Energieminister Chu verweist insbesondere auf Geothermie (siehe u.a. auch Regierungserklärung von Präsident Obama) Kanada aus dem Kyoto-Protokoll gerade ausgestiegen 5

6 2. Energiewirtschaft Deutschland: Schwindende Atomenergie Durch Stilllegung der Kernkraftwerke muss sich das Energieversorgungskonzept schrittweise ändern. Bauzeit für neue fossil befeuerte Kraftwerke +/- 10 Jahre aber wachsender politischer Widerstand: Ensdorf, Moorburg, Mainz, usw. Abschaltungen von 8 Anlagen mit Baujahr vor 1980 im März 2011 per Gesetz Quelle: Spiegel online 6

7 2. Energiewirtschaft Ziele: Die im Energiekonzept vom verankerten Ausbauziele im Stromsektor werden im EEG 2011 festgeschrieben. Demnach soll der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch spätestens 2020 mindestens 35% betragen sollen es 50%, % und % sein. (Quelle BMU ) Quelle: Spiegel online 7

8 2. Energiewirtschaft Woher kommt der Ökostrom? Photovoltaik: Witterung, Jahreszeit Windkraft: Witterung, Jahreszeit, inzwischen großer Abstand zum Verbraucher => Leitungstrassen: Erd- oder Luftkabel, Akzeptansprobleme Photovoltaik, Windkraft: Netzmanagement, Reservekraftwerke auf Gasbasis, neue Pumpspeicherkraftwerke, neue Speichertechnologien Biomasse: Mittel- oder Grundlast aber zunehmende Lieferengpässe (=Preissteigetrung) Geothermie: Grundlast 8

9 2. Energiewirtschaft Flächenbedarf pro 1MWh/a: (laut gec-co, Augsburg) Geothermie = 1 Photovoltaik = 50 Windkraft = 60 Biomasse > 3000 Geothermieheizkraftwerk (Turbine 7 MW, 12 MW Fernwärmeauskopplung) benötigt bei großzügiger Auslegung und Luftkondensatoren max. 2,5 Fußballfelder; unauffällige Industriehalle, Giebelhöhe = Zweifamilienhaus 9

10 3. Geothermie Geothermie: laut VDI 4640 die in der Erde gespeicherte Wärme 10

11 3. Geothermie Kontinuierlicher Wärmestrom aus dem Inneren, solange es die Erde gibt Oberflächennahe Geothermie: Bohrungen bis 400 m Tiefe in Verbindung mit Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen von Gebäuden und zur Warmwasserbereitung Hydrothermale Geothermie: heiße Quellen (z.b. Baden-Baden, Aachen, Vichy, Plombières les Bains) oder heiße Aquifere, die sowohl Fernwärme (z.b. Erding) als auch Strom und Fernwärme (z.b. Landau, Unterhaching) liefern können, meistens an geologische Störungszonen gebunden, übertiefe Brunnen, geologische Ausnahme, aber Basis im Landkreis Traunstein! Petrothermale Geothermie: Strom und Wärme aus heißen, trockenen Gesteinsschichten (z.b. Soultz-sous-Fôrèts, Groß-Schönebeck, Neustadt-Glewe, Copper Bassin), geologisch häufig anzutreffen 11

12 3. Geothermie 12

13 3. Geothermie Geothermie ist: dauernd verfügbar unerschöpflich verbrauchernah zu erzeugen witterungsunabhängig unabhängig von außenpolitischen Einflüssen unabhängig vom Preisniveau Öl, Gas und Kohle frei von klimaschädlichen Abgasen Geringster Flächenbedarf der Erneuerbaren Energien unter unseren Füßen überall vorhanden Windstrom Solarstrom 13

14 4. Erstanlage Traunreut Geologie Bayerns: Malmkarst besonders geeignet für Geothermie, da Wasser in den Hohlräumen zirkuliert, das nördlich München ausreichende Temperatur für Wärmeprojekte und südlich von München auch für Kraft-Wärme-Kopplung hat. Malm oder Oberer Jura: oberste Serie des Jura in der Erdgeschichte, entstanden durch Ausfällung und Sedimentation von Calciumcarbonat in einem warmen Meer vor etwa 161 bis 146 Millionen Jahren. Aufgeschlossen in der Schwäbischen oder der Fränkischen Alb. Kalksteine mit eingeschalteten Fossilien führenden Horizonten wie z.b. die sehr feinkörnigen Plattenkalke aus Solnhofen. Traunreut: Malmkarst in ca m Tiefe 14

15 4. Erstanlage Traunreut Geologie Bayerns: Karst entsteht in feuchten bis halbtrockenen Gebieten, die aus harten und durch im Wasser gelöste Kohlensäure angreifbaren Massengesteine mit hohen Calciumcarbonatgehalten (CaCO³), wie Kalkstein, aufgebaut sind. Die Verkarstung reicht in Gebieten, die aus einförmigen mächtigen Massenkalken aufgebaut sind, daher bis mehrere tausend Meter Tiefe unter die Erdoberfläche m 84 C 2.747m 91 C m 133 C 15

16 4. Erstanlage Traunreut Unsere Vision: 25 MWel aus Geothermie bis Ende 2018 Strategie: durch möglichst häufiges Wiederholen Kostenreduzierung und Leistungssteigerung bei den hydrothermalen Kraftwerken = Lernkurve Pro Standort bis zu zwei Erkundungsbohrungen und zwei Förderbohrungen mit einer Leistung von bis zu 2 x 5 MWel und 30 MWth möglich Erstanlage nördlich Traunreut im Erlaubnisfeld Traunreut:130 l/s + x, 125 C + x laut G.E.O.S.-Machbarkeitsstudie (basierend auf 3D-Seismik und KW-Bohrungen) Weitere Erlaubnisfelder werden geprüft bzw. gekauft oder neu beantragt Chiemsee 16

17 4. Erstanlage Traunreut: Lagerstättenmodell Zahlreiche Bohrungen, 2D-Seismik-Linien sowie die 3D-Seismik PALLING (aus 1998/1999) liefern gute Datengrundlage zur Erstellung der Lagerstättenmodells. Erdgasbohrung Hörpolding A1 (nicht fündig) rd. 200m entfernt: die oberen 2300m können sehr sicher beurteilt werden. Kontinuierliche Verbesserung des Lagerstättenmodells z.b. durch geplante Bohrlochseismik. Bohrplatz 17

18 4. Erstanlage Traunreut: Lagerstättenmodell Quelle: G.E.O.S Machbarkeitsstudie Juni

19 4. Erstanlage Traunreut: Lagerstättenmodell Geplante 2D-Seismik Mitte Vibratorfahrzeuge erzeugen Schallwellen, die im Untergrund reflektiert werden und im Bohrloch mit Geophonen gemessen werden Ziel: Verbesserung der Genauigkeit des Lagerstättenmodells (Voraussichtlich gefördert vom Freistatt Bayern wegen u.a. innovativem Ansatz der Integration in eine laufende Bohrung) 19

20 4. Erstanlage Traunreut Bohranlage Hersteller Herrenknecht, Typ INNOVARig: elektro-hydraulischer Antrieb, leiseste Bohranlage Europas mit 410 t Hakenausnahmelast. H. Anger s Söhne Bohr und Brunnenbaugesellschaft mbh, Hessisch Lichtenau: renommiertes Bohrunternehmen, auf Wasserbohrungen spezialisiert Anlage wurde für das Geoforschungszentrum Potsdam im Rahmen eines vom BMU geförderten F&E-Vorhabens entwickelt und gebaut; Kinderkrankheiten wurden behoben Bisherige Einsätze: z.b. Dürnhaar, Hannover, Kirchweidach Quelle: GeneSys, Hannover 20

21 4. Erstanlage Traunreut Könnte ein Bergschaden bei Bau oder Betrieb verursacht werden? Basel: petrothermales Projekt: ein Frac mit m³ Wasser in dicht bebautem Stadtgebiet bringt Fass zum Überlaufen : Basel ist durch Lage im Oberrheingraben latent erdbebengefährdet; Projekt eingestellt Landau: hydrothermales Projekt; Erdbebengebiet durch Staffelbruchzone des Oberrheingrabens 21

22 4. Erstanlage Traunreut Könnte ein Bergschaden bei Bau oder Betrieb verursacht werden? Staufen: oberflächennahe Anhydrit - Schicht quillt durch Wasserzufluss nach Erdwärmebohrung durch Umkristallisation zu Gips unter Volumenvergrößerung; Ringraumzementation und Verrohrung hat auch hydraulische Kurzschlüsse zu verhindern: Qualität der Ausführung, siehe Erdwärme-Leitfaden der Länder Kamen: Hohlräume können anhand des Bohrkleinauswurfes gemerkt werden Wiesbaden: Warum wurde ohne Preventer (=Bohrlochschnellverschluss gegen überraschend austretende Wässer und Gase) in einem Gebiet mit unter Druck stehendem Wasser (= Quellen) gebohrt? 22

23 4. Erstanlage Traunreut Risiken Verteilung des Seismometernetzes mit den Subnetzen in den Regionen Bad Reichenhall und Marktredwitz. Zur Verdeutlichung sind alle bekannten verspürten Erdbeben als rote Kreise in die Karte mit eingezeichnet. Die Stationen des Erdbebendienst Bayern sind als grüne bzw. gelbe Dreiecke markiert, blaue Kreise repräsentieren die Stationen des Deutschen Regionalnetzes (GRSN) und das blaue Dreieck gibt die Lage einer Privat finanzierten Station bei Cham wieder, deren Daten bei Bedarf in das Archiv des Erdbebendienst Bayern integriert werden. Traunreut Quelle: Erdbebendienst Bayern 23

24 4. Erstanlage Traunreut: Kraftwerk ORC-Anlage Kraftwerksprozess: ORC: Organic Rankine Cycle Binäre Systeme : heißes Wasser gibt Energie über Wärmetauscher an zweiten Kreislauf ab. Zweiter Kreislauf: spezielles Arbeitsmedium (Butan/Propan/Silikonöl) siedet bereits bei Temperaturen deutlich unter 100 C. Dieser Kreislauf treibt die Turbine mit dem Generator an. Viel Abwärme will genutzt werden: Gewächshäuser, Klärschlamm- oder Holztrocknung, Wellnessanlage uvam.. Fernwärmeauskopplung aus dem Thermalwasser vor oder parallel zum Kraftwerksprozess Quelle: Germania Technologieholding GmbH orc_animation.zip Abgabe von Wärme mit max. 60 C 24

25 4. Erstanlage Traunreut: Kraftwerk Ähnlich: ORC- Kraftwerk Landau im Oberrheingraben Turbine mit Generator: ca. 4 MWel Fernwärmeauskopplung wird weiter ausgebaut Einstufiger, unterkritischer Prozess (Traunreut höhere elektrische Leistung durch zweistufigen und/oder überkritischen Prozess) Luftkühler Vorschlag: Besichtigung der Anlagen in Landau oder Soultz-sous-Fôrèts (oben: Turbine mit Generator unten: Förder- und Reinjektionsbohrung mit Luftkondensatoren) Quelle: privat 25

26 4. Erstanlage Traunreut: Vorteile für die Stadt Balneologische Nutzung des Thermalwassers wird geprüft. Stadt erhält 6stellige Gewerbesteuereinnahmen Stromtankstelle für Elektromobile Umsetzung des Kreistagsbeschlusses Energievision Landkreis Traunstein aus 2007: bis % Strom aus Erneuerbaren Energien Das Geothermiekraftwerk zieht für Jahre Besucher an, die den Bekanntheitsgrad erhöhen und eine zusätzliche Auslastung der Hotels bringen. Stadtwerke werden kostengünstig mit Fernwärme aus Kraft-Wärme- Kopplung versorgt; damit Standortabsicherung durch höhere Wirtschaftlichkeit. Kraftwerk deckt den Strombedarf von rd Personen-Haushalten und den Wärmebedarf von Haushalten (Traunreut: rd Einwohner = rd Haushalte) Werbewirksam: Traunreut erzeugt mehr Energie als die Stadt insgesamt benötigt und wird dadurch CO² - neutral. 26

27 4. Erstanlage Traunreut: Projektablauf Bauvorbescheid für geothermisches Kraftwerk am Standort erteilt Erlaubnis verlängert bis , Hauptbetriebsplan für erste Bohrung eingereicht Machbarkeitsstudie wird laufend aktualisiert: z.b. Mitte InBohrlochSeismik Bohr- und Projektmanagementvertrag mit H.Anger s Söhne Bohr- und Brunnenbaugesellschaft am abgeschlossen; Förderpumpe bei Flowserve Hamburg bestellt Verhandlungen mit verschiedenen Kraftwerkslieferanten laufen, Ziel: Anfang Vorvertrag Planung über Tage (insbesondere Kraftwerk): Gec-co GmbH, Augsburg ( Planung unter Tage (Bohrungen): IDEAS GmbH, Edemissen ( Geologie: G.E.O.S, Freiberg ( Büro für Geologie und Balneologie, Gessertshausen Juli Oktober 2011 Bohrplatzbau, November 2011 Anlieferung erste Rohre, Baustelleneinrichtung ab Jahresende 2011, Ende Januar Bohrbeginn, Herbst Fündigkeitstest, Kraftwerksbau Ende Fernwärmelieferung ab Heizperiode 2013/2014 und Stromeinspeisung ab April

28 5. Baustelle Traunreut 26. Juli 2011 Truanreut s Bürgermeister Parzinger beim 1. Spaten stich 28

29 5. Baustelle Traunreut Vom Bergamt Südbayern abgenommener Bohrplatz mit Fundamenten für Bohranlage 29

30 5. Baustelle Traunreut Vom Bergamt Südbayern abgenommene Bohranlage rechts: Bohranlage mit Pipe Handler beim Rohreinbau Unter: 23 -Rollenmeißel für die Ankerrohrtour 30

31 6. Ausblick Landkreis Traunstein Geologische Grenzen: -- Malmkarst fällt nach Süden ein und stößt bei m unter GOK auf Alpen: hydrohermale Geothermie nur nördlich der Autobahn München Salzburg machbar. 35 km² pro Kraftwerk => kein hydraulischer Kurzschluss Perspektive: 1-2 Kraftwerke pro Erlaubnisfeld und 80% Erfolgswahrscheinlichkeit => 10 Kraftwerke denkbar Produktion: 400 GWh elektrisch (Bedarf Landkreis: 650 GWh), 300 GWh thermisch (geschätzter Bedarf Haushalte Landkreis 900 MWh) (aber kommunizierende Röhre!) Schlussfolgerung: Projekte politisch unterstützen, Beteiligung prüfen, Nah- und Fernwärme ausbauen mit Förderung durch Marktanreizprogramm der KfW 31

32 6. Ausblick Landkreis Traunstein Oberflächennahe Geothermie nur für private Heizung und Warmwasser Vorzugsweise im Neubau in Verbindung mit einer Wärmepumpe ( = Kühlschrank, nur umgekehrter Nutzen) Pro 100m-Bohrung 7 kw Heizleistung Geschlossener Kreislauf mit Glykol-Wasser-Gemisch Ringraum muss ausbetoniert werden: Kraft- und Formschluss, kein hydraulischer Kurzschluss Geothermal Response Test erforderlich zur Detailplanung bei größeren Bauvorhaben Schlussfolgerung: per Satzung vorgeben, wo keine Fernwärme machbar ist 32

33 7. Zusammenfassung (von Cotta war Bergrat und Hochschullehrer an der Bergakademie Freiberg/Sachsen) 33