Geothermie: Perspektive eines Energieversorgers

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1 Geothermie: Perspektive eines Energieversorgers Allensbach, Mai 2011 Lena Eggeling Thomas Kölbel Forschung & Innovation Energie braucht Impulse

2 Strom aus Geothermie weltweit Europa Afrika Australien Summe: 8.910,7 MW Amerika Asien Quelle: World Geothermal Congress,

3 Geothermische Stromerzeugung in Europa (?) Portugal Russland Frankreich Quelle: Bertani, ) Leistung für Deutschland korrigiert Summe: MW Island Italien Deutschland 1) Potential der Geothermie in Deutschland: 50% des Strombedarfs 3

4 Warum Geothermie? Leistung x Zeit = Energie 1 MW x h/a = MWh/a 1 MW x h/a = MWh/a 1 MW x h/a = MWh/a

5 5 Installierte Leistung, Stromproduktion und Verfügbarkeit Electrical Output [GWh] Installed Capacity [MW] / Availability [h/y] Quelle: World Geothermal Congress, 2005 & EER, 2009)

6 Mancherorts ist s heißer sehr hohe Temperaturen an den Grenzen tektonischer Platten aber auch: Seismizität und Vulkantätigkeit besonders ausgeprägt z.b. Indonesien z.b. Südamerika z.b. Hawaii z.b. Island z.b. Oberrheingraben Quelle: US Geological Survey,

7 Aktuell verfügbare Kraftwerkstechnologien 7 Quelle: DOE, 2007, EER 2009

8 Temperaturverteilung in Europa Quelle: Royal Dutch Shell,

9 Geothermisch bevorzugte Gebiete Norddeutsches Becken Oberrheingraben Bayerische Molasse Reference: Geotis,

10 Energie aus Geothermie Differenztemperatur Eintritt Kraftwerk Austritt Kraftwerk Energie = m * T * c p Quelle: Geopower Basel AG mögliche Förderrate Thermalwasser Spezifische Wärmekapazität des Thermalwassers 10

11 Hydrothermale Geothermie Porensystem Kluftsystem Karstsystem 11

12 Auslegungsdaten des Geothermiekraftwerks Thermalwasser Fördermenge: 24 l/s Vorlauftemperatur: 123 C Rücklauftemperatur: 60 C Thermische Leistung: kw Kraftwerk Betriebsdruck: 22 bar Arbeitsmedium: Ammoniak/Wasser Elektrische Leistung: 550 kw Kühlung: Nasskühlturm Wärmetauscher: Plattenwärmetauscher Turbine: einstufige Radialturbine 12

13 13 Kraftwerksschema

14 Soultz-sous-Forêts: der EGS Prototyp Installierte Leistung: net 1,5 MW el. Erweiterung auf 5-6 MW el. ist geplant R & D Partner: EU, ADEME, BMU, PtJ, EDF, ES, Evonik, Pfalzwerke, EnBW 14 Quelle: GEIE, 2008

15 Zukunftstechnologie: Enhanced Geothermal Systems Entwicklung eines unterirdischen Wärmetauschers Risserweiterung und neubildung durch Stimulation Stimulation kann hydraulisch und/oder chemisch erfolgen 15 Quelle: Genter, 2009

16 Natürliches und stimuliertes Reservoir Temperature Logs Equilibrium GPK-2 GPK-3 GPK Deckgebirge true vertical depth [m] Zone mit Konvektion Kristallines Basement temperature [ C] Quelle: Temperaturdaten von GGA Hannover Nach der Stimulation: 16 Produktivität 20x verbessert 3 km³ Reservoir stimuliert

17 Kraftwerksdesign Evaporator Turbine Gear G Generator Condenser Preheat Unit Pump Regenerator GPK2 GPK3 GPK4 17 Quelle: G.E.I.E, 2009

18 Social Acceptance: Seismizität Magnituden Richterskala ist logarithmisch Statistik jedes Jahr weltweit ca Beben mit Magnituden von 3 bis 3,9 im Raum Basel wurden in den letzten 30 Jahren 640 Beben mit Magnituden bis 4,9 gemessen Quelle: Huenges, 2010 Induzierte Beben Staudämme, Bergbau, Tunnelbau, Erdöl-/Erdgasförderung etc. Magnituden bis 4,5 auslösendes Moment: Vergrößerung der Spannungsdifferenzen und Erhöhung des Porenwasserdrucks 18

19 Geologischer Schnitt Altheim-Dingelsdorf Geothermische Zielhorizonte 19

20 20 Oberjura (Malm)

21 21 Muschelkalk

22 Zukunftstechnologie: Enhanced Geothermal Systems Entwicklung eines unterirdischen Wärmetauschers Risserweiterung und neubildung durch Stimulation Stimulation kann hydraulisch und/oder chemisch erfolgen 22 Quelle: Genter, 2009

23 Kristallines Grundgebirge T ~100 C 23

24 Einspeisevergütung nach EEG Einspeisevergütung in Abhängigkeit von der Kraftwerksleistung: < 10 MW: 16 ct/kwh > 10 MW: 10,5 ct/kwh Frühstarter-Bonus: 4 ct/kwh bei Stromeinspeisung vor dem Wärmenutzungs-Bonus: Bedingung: nur für den Betriebszeitraum, in dem mindestens 20% der thermischen Energie bezogen auf die kalte Seite des Kraftwerks einer Wärmenutzung zugeführt werden 3 ct/kwh Technologie-Bonus EGS: Bedingung: Erhöhung der Produktivität einer gering permeablen und somit wirtschaftlich unattraktiven Gesteinseinheit durch Stimulation 4 ct/kwh 24

25 Kostenstudie Stuttgart (Wärmeversorgung) virtuelles EGS-Heizwerk ( Soultz-Typ ) Gestehungskosten je kwh liegen bei geeigneten Standorten im Bereich konventionellen Energieträgern 25 Quelle: umgezeichnet nach IER, 2010

26 Stromgestehungskosten in Deutschland low enthalpy resource, demonstration phase! 26 Ref.: according to IER, 2010 amended with data from WFG, 2011 Gestehungskosten spiegeln die geologischen Niederenthalpiebedingungen in Deutschland wider In Hochenthalpieregionen (Bsp.: Italien) liegen die Gestehungskosten allgemein unter 5 ct/kwh

27 Kostenverteilung: Investition 27 Ansatzpunkte zur Reduktion der Investitionskosten: Vergleich verschiedener Anlagentypen (Bruchsal, Landau, Soultz) Ausschöpfen von Synergieeffekten durch Up-Scaling

28 Bohrkosten (Vergleich) Quelle: Wood MacKenzie, 2009 geändert mit Daten vom WFG, Trend: Geothermiebohrungen sind mit Tight-Gas-Bohrungen vergleichbar durch ein Up-Scaling von 2 auf 4 Bohrungen können 23 % der Bohrkosten eingespart werden

29 Zubau in Deutschland (nur Bohrungen > m Tiefe) Wärmeenergie: binnen 20 Jahren um Faktor 100 gestiegen Stromerzeugung: binnen 6 Jahren um Faktor 40 gestiegen 29 Quelle: Huenges, 2010

30 Status und Ausblick für Deutschland Öffentliche Aufmerksamkeit 100 l/s sind kein Problem. erste Stromerzeugung in Deutschland aus Geothermie in Neustadt-Glewe abgebrochene Projekte Geoth.-Kaftwerke im Bau Reduktion CO 2 -Emission Ölpreis- Krisen Beben in Basel Fertigstellung der Kraftwerke in Unterhaching, Landau, Soultz und Bruchsal Technologischer Auslöser ser Gipfel der überzogenen Erwartungen Tal der Enttäuschung Pfad der Erleuchtung Plateau der Produktivität Zeit 30

31 Geothermieprojekte der EnBW

32 Allensbach, Mai 2011 Lena Eggeling Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thomas Kölbel Forschung & Innovation Energie braucht Impulse

33 Jährlicher Zubau im weltweiten Vergleich Quelle: umgezeichnet nach EER,

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