RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit

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1 RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Potenziale und Forschungserfordernisse zur Nutzung geothermaler Energiequellen für Heizen, Kühlen und Stromerzeugung Gunnar Domberger Graz, Mediale Statements Direkt unter unseren Füßen schlummert ein gewaltiges, nahezu unerschöpfliches Energiepotenzial Die Erdwärme kann man nutzen, um Gebäude zu heizen, Nahwärmenetze zu speisen und sogar um Strom zu erzeugen. Doch bisher spielte die Erdwärme als Energiequelle bei uns kaum eine Rolle. Die Analyse dieser Aussagen ist zentraler Bestandteil des folgenden Vortrages 1

2 3 Fragestellungen, Projektinhalte: Wie kann man Erdwärme nutzen? Wie findet man Erdwärme? Hat die Erdwärme ein großes noch nicht ausgeschöpftes Potenzial? Welche Möglichkeiten gibt es um Erdwärmenutzung möglichst effizient und nachhaltig zu nutzen? Kann man Wärme im Untergrund speichern? Ist eine technisch-wirtschaftliche Nutzbarkeit von Erdwärme möglich? 4 Geothermisches Potenzial 2

3 Geothermisches Potenzial Technischwirtschaftliche Nutzbarkeit: derzeit bis maximal ~6000m 6 Geothermisches Potenzial Geothermischer Gradient: 3 /100m Tiefe Durchschnittliche Erdwärmeflussdichte: ~ 0,08 W/m² (0,05-0,12 W/m²) (Zum Vergleich: Sonneneinstrahlung ~1000 W/m²) Erdwärmestrom gesamt: MW 3

4 7 Nutzung - Prinzipien Gliederung hinsichtlich Tiefenlage der geothermischen Energiequelle Oberflächennahe Erdwärme (0-200m) Mitteltiefe Erdwärme ( m) Tiefe Erdwärme (>800m) Gliederung nach der Nutzungsart Mit Wasserentnahme aus dem Untergrund Grundwasser, Tunnelwasser, tiefe hydrothermale Geothermie Ohne Wasserentnahme aus dem Untergrund Erdwärmesonden, Erdwärmesondenfelder Erdwärmerohre (CO 2, Ammoniak, Gemische) Flächenkollektoren Tiefe petrothermale Energie (HDR, HFR, EGS) 8 Nutzungsmöglichkeiten der Erdwärme 4

5 9 Nutzungsmöglichkeiten der Erdwärme Thermische Nutzung von Tunnelwasser Erdwärmesonden Grundwasser Tiefe hydrothermale Energie 10 Thermische Nutzung von Tunnelwasser Thermische Nutzung von Tunnelwasser 5

6 11 Thermische Nutzung von Tunnelwasser Potenzial: Karawanken-Strassentunnel Eigenschaften Erhöhte Wassertemperatur - Einzelfassung (~70 l/s - 21,5 C) Gesamtmenge Portal (~200 l/s 17,5 C) Nutzungsaspekte Trinkwasser Energetische Nutzung (Erdwärme) 12 Nutzung von Grundwasser Grundwasser 6

7 13 Nutzung von Grundwasser Quelle: BINE-Fachbuch (Erdwärme für Bürogebäude nutzen) - ergänzt 14 Erdwärmesonden Erdwärmesonden 7

8 15 Erdwärmesonden 16 Erdwärmesonden T-Verteilung (nach 1 Jahr) T-Verteilung (nach 30 Jahren) 8

9 17 Tiefe hydrothermale Geothermie Tiefe hydrothermale Energie (Thermalwasser) 18 Tiefe hydrothermale Energie (Thermalwasser) 9

10 19 Tiefe hydrothermale Energie (Thermalwasser) Quelle: Geoteam 20 Tiefe hydrothermale Geothermie (Thermalwasser) ORC- Verstromung Heizung CO 2 Seperator Kühltürme Geothermie Wärmetauscher CO 2 -Auslass (früher) CO 2 - Verflüssigung (jetzt) Turbine Generator Spitzenlast- Kessel 10

11 21 Nutzungsmöglichkeiten Heizung (Wohnhausbereich bis Fernwärme) Kühlung (Bedarf an klimatisierten Räumen steigt) Stromerzeugung (ORC-Prozess, Kalina-Prozess) Thermalbäder Kombinierte Nutzungen Eis- und Schneefreihaltung von Freiflächen Glashäuser und landwirtschaftlicher Einsatz Weichenheizungen Fischzucht Diverse andere industrielle und gewerbliche Nutzungen und andere Nutzungsmöglichkeiten 22 Grundsätzliche Aussagen Das geothermische Potenzial der Erde ist enorm Erdwärme ist eine verlässliche Energiequelle Detaillierte Standortuntersuchungen minimieren das Fündigkeitsrisiko und ermöglichen eine Nutzungsoptimierung Monitoring ermöglicht Früherkennung von Änderungen Früherkennung ermöglicht rechtzeitige Maßnahmenplanung 11

12 23 Leistungsspektrum, Forschungsbedarf Regionale und lokale Potenzialanalysen Standorterkundung (Hydrogeologie, Geophysik) Prognoseerstellung (Wassermengen, Temperaturen) Wasserrechtliche Verfahren Monitoring Hydraulisch-thermische Simulation des Wärmehaushalts und der Wärmespeicherung im Untergrund Analyse der chemischen Wassereigenschaften Anlagenkonzepte Vielen Dank für die Aufmerksamkeit RESOURCES Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit Elisabethstraße 18/II 8010 Graz, Austria 12

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