Energiegewinnung der Zukunft: Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem
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- Mona Kerner
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1 Energiegewinnung der Zukunft: Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem
2 Wer die Zukunft gestalten will, muss die Gegenwart verändern. 2
3 iinhalt 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
4 gnachhaltigkeit 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 fundamentale Grundsätze der Unternehmenspolitik der Stadtwerke München. Den Münchner Bürgern wird eine sichere Versorgung mit Strom und Wärme geboten. Gleichzeitig können sie sich darauf verlassen, dass die Erzeugung von Strom und Wärme umweltschonend erfolgt. Dabei geben sich die SWM nicht mit den Mindeststandards zufrieden, sondern setzen auf Innovation. Die ausgewogene Eigenerzeugung von Strom und Wärme beruht auf einem intelligenten Mix aus fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdgas), Kernkraft und regenerativen Energiequellen Biomasse, Solarenergie sowie Windund Was ser kraft. Die Fernwärme wird zu über 90 Prozent in Heizkraftwerken erzeugt, die den Brennstoff besonders gut ausnutzen. Im Interesse der Münchner Bürger arbeiten die SWM ständig daran, die Energie- und Wärmeerzeugung unter den As pekten Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltver träglichkeit zu optimieren. Münchner Stadtgebiet Dampfnetz Heißwassernetze Blockheizkraftwerk Wasserkraftwerke Photovoltaik-Anlagen HW Theresienstraße HW Kathi-Kobus-Str. FWA Meiserstraße (Regenerative Fremdeinspeisung) PV Stadtwerks Zentrale Gasentspannungsturbine Stadtwerks Zentrale PV Stadtwerks PV Pasinger Fabrik* Zentrale PV Fassade Pasinger Fabrik Blockheizkraftwerk Westbad * mit SWM-Beteiligung HW Freiham HKW Süd FWA Sendling Heizkraftwerke Heizwerke Fernwärmeanlage Geothermie-Anlage Windkraftanlage Regenerative Fremdeinspeisung z. B. Tivolimühle, Bäckermühle, Kraem. Kunstmühle PV Solartankstelle Arcistraße PV Droste- Hüslhoff-Schule HW Koppstraße Großhadern Sendling WKW Forstenrieder Park WKW Isarwerk 1 WKW Isarwerk 2 Biogasanlage Hellabrunn HW Schwabing HKW Freimann Freimann FWA Müllerstraße WKW Stadtbachstufe WKW Isarwerk 3 Nord Perlach WKW Maxwerk Windkraftanlage Fröttmaning Unterföhring PV Gewerbezentrum Giesing Sauerlach PV Haagerstraße PV Tram-Werkstätte Stündlerstraße Einen weiteren Schritt in diese Richtung gingen die SWM mit ihrem Projekt in der Messestadt Riem. Die Messestadt wird über ein Nahwärmenetz mit Wärme versorgt, das bis 2004 von einem Heizwerk mit erdgasbefeuerten Heizkesseln gespeist wurde. Ende 2004 wurden diese Erdgas- Heizkessel nur noch als Wasserkraftwerke Uppenborn 1 und 2 Reserve und für Spitzenbedarf eingesetzt. Die Moosburg Grundlast der Wärmeversorgung übernimmt eine PV Betriebshof PV Referenzanlage Moosburg Moosburg neue Energiequelle im SWM-Mix: die Geothermie. PV Grundschule Süd Moosburg HKW Nord mit Müllverbrennungsanlage HW Gaisbergstraße PV GEWOFAG-Parkhaus PV Messe-Parkhaus PV HW Riem HW Riem mit Geothermie PV Servicezentrum Badesee HW Perlach PV Messe München* PV U-Bahnhof Neuperlach Süd Geothermie HKW Sauerlach Vagen Wasserkraftwerke Leitzachwerk 1, 2 u. 3 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 4
5 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 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 und 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 km, C Erdmantel ca km Erdkruste ca. 40 km
6 snatürliche 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 Molassebekken. Hier sind die Voraussetzungen für hydrothermale Geothermie sehr gut: Tief unter der Erdoberfläche befindet sich ein riesiger Vorrat an heißem Wasser, der relativ einfach Nord-Süd-Schnitt durch das Voralpenland N 93-grädige Wasser genutzt werden kann, muss es an die Oberfläche geholt werden. Dabei bietet der verkarstete Malm-Kalkstein noch einen weiteren, für die Wärmegewinnung wesentlichen Vorteil: Durch die Hohlräume fließt das Wasser relativ gut, so dass mit einem Bohrloch eine große S Wassermenge gefördert werden kann Freising Isar Erding München Mangfall Rottach- Egern Das Prinzip Nachhaltigkeit 0m NN angezapft werden kann. Dieser Energiespeicher bildete sich bei der Faltung der Alpen. Dabei wurden die Gesteinsschichten des heutigen Voralpenlandes im Süden nach unten gedrückt. Darüber lagerten sich frische Sedimente ab, so dass heute die Kalksteinschicht des Malm nördlich der Donau an der Oberfläche, unter München aber mehr als Meter tief liegt. 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 Meter Tiefe 80 Grad Celsius erwartet. Diese Prognose wurde sogar um ca. 10 Grad Celsius übertroffen. Damit das 6 Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm) 30 C 65 C 93 C 130 C 0m NN Bei der Geothermie-Anlage in Riem wird nur der Energieinhalt des heißen Wassers genutzt: Nach Übertragung der Wärme auf das Nahwärmenetz der Messestadt Riem wird das abgekühlte, ansonsten aber nicht veränderte Wasser wieder in die gleiche geologische Schicht, aus der es kam den Malm zurückgeleitet. Das ist erforderlich, um den Wasserhaushalt in der Tiefe nicht zu stören. Der natürliche Zufluss von Wasser in diese Schicht ist nämlich sehr gering. Deshalb mussten zwei Bohrungen niedergebracht werden, die sogenannte Dublette. Durch eine Bohrung, die Förderbohrung, wird das heiße Wasser nach oben gefördert. Wünschen Sie mehr Information? Zu den Themen Geothermie, Umwelt und Nachhaltigkeit finden Sie Details auf unserer Homepage im Internet unter: Stichwort: M-Natur.
7 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 Riem Thermal 1 Reinjektionsbohrung Quartär Obere Süßwassermolasse Ottnang (Obere Meeresmolasse + Süßbrackmolasse) SO Oberes Eger (Aquitan) Unteres Eger (Chatt) Rupel m Ober-Eozän Oberkreide Unterkreide m Malm (Oberjura) Störung Störung Dogger Grundgebirge
8 edas 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 starteten in unmittelbarer Nachbarschaft zum bestehenden Heizwerk in einem Abstand von 15 Metern. Sie wurden bis in bzw Meter Tiefe vorangetrieben. Die Förderbohrung wurde ab 645 Meter um 37 Grad, die Reinjektionbohrung ab Meter um 42 Grad abgelenkt, so dass sie im Malm etwa zwei Kilometer voneinander entfernt sind. Die dafür eingesetzte Bohrtechnik stammt aus der Erdölund Erdgas-Förderung. Durch die abgelenkten Bohrungen können sämtliche Betriebsanlagen der Wärmeerzeugung auf engstem Raum zusammengefasst werden. Die Bohrungen haben an der Oberfläche einen Durchmesser von ca. 47 Zentimeter und werden in der Tiefe stufenweise enger am Ziel, im Malmkarst, haben sie noch 15 Zentimeter Durchmesser. Bei de Bohrungen wur den mit Stahlrohren ausgekleidet, durch die das Thermalwasser fließt. Erdwärme für die Messestadt Riem Bohrplatzkarte mit Landepunkten Neue Messe Riem Landepunkt Bohrplatz Landepunkt Der Wasserspiegel in der Förderbohrung stellt sich im Betrieb auf etwa 200 Meter unter der Oberfläche ein das heiße Wasser steigt also etwa Meter weit nach oben. Den restlichen Höhenunterschied überwindet die Bohrlochpumpe, die etwa 550 Meter tief in der Förderbohrung hängt. Von dieser Pumpe wird höchste Zuverlässigkeit bei geringster Wartung verlangt auch hier kommt modernste Technik aus der Erdölindustrie zum Einsatz. Optimiertes Wärmeversorgungssystem m Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm) 8 Heizwerk Riem Messestadt Riem 1 Förderbohrung für Warmwasser 2 Bohrlochpumpe 3 Wärmeübertrager 4 Rückführung für Kaltwasser 5 Umwälzpumpe 6 Reserve/Spitzenlastkessel Um die Erdwärme optimal zu nutzen, müssen alle Systeme Geothermie-Anlage, Heizwerk, Nahwärmenetz, Heizungsanlagen aufeinander abgestimmt sein. Ziel war es, den Wärmebedarf ohne zusätzlichen Brennstoffeinsatz zu decken und den Wärmeinhalt des Thermalwassers optimal zu nut zen.
9 Für die Geothermie-Anlage wurden im Heizwerk zwei Platten wärmeübertrager 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 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 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 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.
10 Umwelt und Technik ddie Fakten Zur Bohrung der geothermischen Dublette wird eine spezielle Bohrtechnik aus der Erdölund Erdgasförderung eingesetzt. Wärmeversorgung der Messestadt Riem Endausbau, voraussichtlich ab 2016 Technische Daten Nahwärmenetz System Kunststoff-Mantel-Rohr (KMR) Vor-/Rücklauftemperatur 85 bis 90 C / bis zu 45 C Anschlusswert bis zu 52 MW Wärmebedarf bis MWh/a Geothermie-Anlage Maximale Wärmeleistung 9 MW Erdwärme-Anteil am Wärmebedarf ca MWh/a Jährliche CO 2 -Einsparung t Tiefe der Bohrungen m / m Thermalwasser-Temperatur 93 C Thermalwasser-Menge bis 60 l/s Jährlicher Strombedarf der Bohrlochpumpe Heizwerk Reserve- und Spitzenkessel Brennstoff Leistung ca MWh 3 Heißwasser-Kessel Erdgas 34 MW Rationell, sparsam, schonend Die SWM verfolgen mit dem Geothermie-Projekt ihr Unternehmensziel, begrenzte Ressourcen zu schonen. Dabei wird der umweltschonende Einsatz von regenerativen Energiequellen ge för dert. Für Münchens Bürger ist dies eine nachhaltige Innovation im Umwelt- und Energiebereich. Zwar waren hohe Investitionen erforderlich, doch sind die Betriebskosten relativ gering und unabhängig von den schwankenden Preisen fossiler Brennstoffe. 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), SO 2 (Schwefeldioxid) und CO 2 (Kohlendioxid) in die Atmosphäre deutlich reduziert: Die Geothermie- Anlage Riem wird nach der Fertigstellung der Bebauung der Messestadt im Vergleich zur Wärmeversorgung durch Erdgas pro Jahr Tonnen CO 2 -Emission einsparen. 10
11 Stadtwerke München bbesser 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! 11
12 Mehr Information über uns: Möchten Sie mehr erfahren? Rufen Sie an. Sie erreichen uns unter Tel. 0 89/ Oder senden Sie eine meixner.gabriele@swm.de. Impressum Herausgeber: Stadtwerke München GmbH Emmy-Noether-Straße München Infoline: 0 89/ erzeugung@swm.de Internet: Konzeption, Redaktion und Gestaltung: ABW Agentur für Kommunikation GmbH, München 2007 Fotos: Stadtwerke München, Zefa Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier
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