PILOTPROJEKT ETZWILEN

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Mathias Solberg
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1 SCHWEIZER KOMPETENZZENTRUM FÜR TIEFENGEOTHERMIE ZUR STROM- UND WÄRMEPRODUKTION PILOTPROJEKT ETZWILEN INFORMATIONSVERANSTALTUNG DR. PETER MEIER, CEO GEO-ENERGIE SUISSE AG KALTENBACH Ein Gemeinschaftsunternehmen Sieben Schweizer Energieversorger

2 2 Tiefengeothermie aus gutem Grund! 99% unseres Planeten sind heisser als 1000 C. davon wird zurzeit praktisch nichts genutzt Eine Ressource, die weitgehend mit der Technik der Erdöl- und Erdgas- Industrie erschlossen werden kann.

3 Strom und Wärme aus Tiefengeothermie 3 Enormes Potential in der Schweiz: 17 TWh/a (bis ca. 30% des Stromverbrauchs, ungefähr soviel wie Wind, Sonne und Kleinwasserkraft zusammen) Kosten vergleichbar mit neuer Wasserkraft Praktisch CO2-frei und einheimisch Kann einen grossen Anteil zur Fernwärmeversorgung beitragen

4 4

5 5 Tiefengeothermie gibt Bandenergie, ergänzt gut die anderen Erneuerbaren Winter Sommer Hydro Solar Wind Geothermie

6 Stand der Technik 6 Hydrothermal Enhanced Geothermal Systems - Mehrere Pilotprojekte in Europa in Betrieb und im Bau - Potential in Schweiz beschränkt - ein Pilotprojekt in Europa in Betrieb; weltweit mehrere geplant, wenige im Bau - Potential in Schweiz und weltweit sehr gross

7 7 Das grösste Potential liegt in der Schweiz im Kristallingestein Schematische Darstellung der Geologie auf einer Tiefe von 5 km.

8 8 Jura, Mittelland, Alpen

9 9 Vier Gebiete (TG, LU, JU, VD) mit geringem Risiko für ein Pilotprojekt im Kristallin

10 10 Standort-Kriterien Pilotprojekte

11 Begründung Standortentscheid Etzwilen 11 Auswahl aus einer Liste von 16 möglichen Standorten im Kanton Thurgau (und weiteren in Zürich und Schaffhausen) Gute Kenntnisse der Geologie (dank Bohrung Schlattingen, Nagra) Industriezone Bohrtechnik

12 Neues Multiriss-system 12 Geo-Energie Suisse SA 7 février 2013

13 Eckdaten des Projektes 13 Elektrische Leistung: 3 bis 5 MW el / Produktion von 30 GWh (Verbrauch von ca Haushaltungen) Thermische Leistung >> 10 MW th / Wärme kann, muss aber nicht abgegeben werden. Wärmeprojekt wäre noch zu entwickeln durch andere Trägerschaft Kosten CHF Mio. Bohrtiefe: 4500 m (alternativ 3200 m)

14 Beispiel Unterhaching (Bayern) 14 Versorgung von ca. 60% von Unterhaching ( Einwohner)mit Wärme Strom ca. 3.5 MW el Realisierung in 4-6 Jahren Kosten: 80 Mio.

15 15 Kraftwerk Insheim, 5 MW el, Kosten 50 Mio. Euro el Geo-Energie Suisse SA 7 février 2013

16 16 Etzwilen

17 17 Parzelle SBB: Gestaltungsplan

18 18 Brauchbare Fläche m 2

19 Geologie 19 Hegau-Bodensee Graben Randzone des Hegau-Bodensee Grabens Nordschweizer Permokarbon-Trog und Baden-Irchel-Herdern Lineament Schematisches W-O Profil Tafeljura H-G Graben (Nagra)

20 Umweltverträglichkeitsprüfung und Bewilligungsverfahren 20 Voruntersuchung und Pflichtenheft (bereit zur Eingabe Ende Februar 2013) Baugesuchsunterlagen mit UVP- Hauptuntersuchung (Winter 2013/2014) Konzession zur Nutzung Gestaltungsplan

21 Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld GRUNDWASSERVERHÄLTNISSE IM RAUM ETZWILEN Orientierungen vom Februar 2013 erstattet im Auftrag der GEO-ENERGIE SUISSE AG Steinentorberg Basel

22 Allgemeine Situation - Grundwasserkarte Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld

23 Geologie und Projektidee Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld

24 Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld Regionale Situation

25 Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld

26 Quantitative Grundwasseraspekte 1. Das vorgesehene Projekt befindet sich ausserhalb des Etzwilen-Schotters Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld 2. Ausserhalb dessen Anströmbereichs und Grundwasserschutzzonen. 3. Die überschüssigen Grundwassermengen entwässern zum nach Rheinklingen / Rhein gerichtetes - Drainagesystem. 4. Isolation der Rinnenfüllung und kiesigen Moräne zum Etzwilen-Schotter durch natürlich abdichtende Grundmoräneschichten. 5. Die Grundwasservorkommen der westlich vom Bahnhof Etzwilen gelegenen kiesigen Moränen und der sandig-kiesigen Rinnenfüllung entwässern zum Furtbach hin. 6. Die gefassten Quellen und ihre stauenden Horizonte liegen topographisch viel höher als das Geothermieprojekt. 7. Keine Absenkung des Grundwasserspiegels im Etzwiler Riet. 8. Der Grundwasserbrunnen von Schlattingen-Bebach entnimmt weitgehend vom Buechberg-Schotter (von Süden) her zuströmendes Grundwasser. Folgerungen: Durch das geplante Geothermieprojekt sind keine quantitativen Beeinträchtigungen der genutzten Grund- und Quellwasservorkommen sowie des Etzwiler Riets zu erwarten

27 Erich R. Müller, 8500 Frauenfeld Qualitative Grundwasseraspekte Keine Qualitätseinbussen von Grundwasser, da: 1. Kein direkter Schadstoffeintrag 2. Kein Verschleppen von an Bodenpartikeln haftenden Schadstoffen 3. Kein verändertes Fliessverhalten 4. Keine veränderte Zutrittsmöglichkeiten für Sauerstoff. 5. Hinsichtlich der Altlastensituation werden soweit erforderlich - sichernde Massnahmen getroffen. Diese werden gegenüber den heutigen Verhältnissen Verbesserungen bewirken Folgerungen: Durch das geplante Geothermieprojekt sind keine qualitativen Beeinträchtigungen der durch die Stadt Stein am Rhein und das Dorf Schlattingen genutzten Grundwasservorkommen sowie der im Thurgau und in Unter- und Oberstammheim genutzten Quellen zu erwarten.

Tiefe (m.ü.m) 500 0 Sedimente Abkühlung Untergrund Wärmeeinstrahlung Q sonne >> Q erde (rund 20 000-fache) Eindringtiefe Sonnenstrahlung: tageszeitliche Schwankungen: 0.

28 Tiefe (m.ü.m) Sedimente Abkühlung Untergrund Wärmeeinstrahlung Q sonne >> Q erde (rund fache) Eindringtiefe Sonnenstrahlung: tageszeitliche Schwankungen: 0.5m jahreszeitliche Schwankungen: 10-20m Produktion: T Reservoir : 150 C 120 C Regeneration: T Reservoir : 120 C 150 C Kristallin 120 C 135 C 150 C Abkühlung von 0.1 C: Bei ca. 50m in 20 Jahren Bei ca. 60m in 40 Jahren bis Oberfläche in ca Jahren Wärmefluss Q Erde : mw/m 2

29 Exkurs 29 Unterschiede zwischen Fracking zur Förderung von Schiefergas und hydraulischer Stimulation in der Tiefengeothermie

30 30 Was ist Schiefergas-Fracking, was ist hydraulische Stimulation für die Tiefengeothermie? Extensionsbruch: Aufweitung von künstlich erzeugten Brüchen unter hohem Druck (Frackdruck) und Deposition des Stützmittels ( ) in den Rissen, damit die geschaffene Durchlässigkeit erhalten bleibt. Scherbruch: Aufweitung natürlich vorkommender Trennflächenpaare durch hydraulische Stimulation von Festgesteinen

31 Additive (Fracking) Wasser Schäume Stützmittel Vernetzungsmittel Kettenbrecher Biozide Einige der verwendeten Additive werden als wassergefährdend, humantoxisch, möglicherweise karzinogen oder

31 31 Additive (Fracking) Wasser Schäume Stützmittel Vernetzungsmittel Kettenbrecher Biozide Einige der verwendeten Additive werden als wassergefährdend, humantoxisch, möglicherweise karzinogen oder mutagen eingestuft. Schäume: um den Transport des Stützmittels zu ermöglichen Vernetzungsmittel: um das Frackfluid viskos zu machen, damit das Stützmittel in die Risse transportieren werden kann Kettenbrecher: um das Frackfluid wieder flüssiger zu machen, damit das Stützmittel in den Rissen abgelagert werden kann Biozide: um mikrobielle Ablagerungen in den neugeschaffenen Poren zu verhindern.

32 Unterschiede zwischen Schiefergas-Fracking und hydraulischer Stimulation für Tiefengeothermie 32 vvvvvv vvvvvvvv vvvvvvvvvvv

33 33 Resultate Voruntersuchung: ab M w =2.5 können erste, kleine Schäden am Verputz von Häusern (innen und aussen) auftreten

34 34 Risikostudien: Vorgehen gemäss SED / ETH Zürich

35 Vergleich Situation Etzwilen mit Basel 35 Etzwilen Basel Natürliche Seismizität Stop der Injektion bei Gering (Zone 1) Gross (Zone 3) M w <= 2.0 M w = 2.8 (Energie ca. 16 x grösser!) Schadensgrenze Erschütterungen M w = mm/s Überschritten mit M w = mm/s Geometrie Multiriss-System massive Stimulation einer einzelnen Zone Überwachung Nachlaufeffekt berücksichtigt mind. 0.5 Mw Nachlaufeffekt war nicht bekannt

36 36 Siedlungsgebiete im potentiellen Einflussbereich

37 Massnahmen zur Bewältigung von Schäden bei Überschreitung der Schadensgrenze Beweisssicherung mittels Rissaufnahmen (Fotos und Begehungen) Erschütterungsmessungen an ausgewählten Gebäuden Reparaturen Versicherungen Regelung der Abwicklung von Schadensfällen

38 Lärmschutz 38 Bohren im städtischen Wohnquartier Triemli Betrieb: Lärmschutz Insheim

39 Fazit Umweltaspekte 39 Umwandlung von Wärme in Strom mit bewährter ORC-Technik (weltweit verbreitet bei Abwärmenutzung: Biogasanlagen, KVA, ARA) Bohrungen: müssen fachgerecht ausgeführt werden, gemäss den üblichen Richtlinien und Behördenauflagen analog den Bohrungen Basel, Triemli, Nagra, Neat Induzierte Seismizität: neues Verfahren, tiefere Grenzwerte, besseres Überwachungssystem, Beweissicherung

40 Tiefengeothermie aus gutem Grund! 40 Inländisch: Rohstoff Wertschöpfung Arbeitsplätze Versorgungssicherheit Innovation

41 Zeitplan / Verfahren 41 Februar 2013 UVP-Voruntersuchung / Pflichtenheft Mai/Juni 2013: Bildung Begleitgruppe Winter 2013/2014: Baugesuch inkl. UVP-Hauptuntersuchung Gestaltungsplan Konzessionsgesuch 3. Quartal 2014: Öffentliche Auflagen Bohrungen Kraftwerksbau

42 Leuchtturmprojekt 42 Zentrum Dampfkraft am ehemaligen Eisenbahnknoten Etzwilen Projekt mit nationaler und internationaler Ausstrahlung

43 Begleitgruppe 44 Bildung der Gruppe bis Mai 2013 (Teilnehmer, Spielregeln, Leitung, Organisatorisches) 1. Sitzung Mai/Juni Sitzung September Sitzung November 2013 weitere Sitzungen nach Bedarf

44 GEOTHERMIE AUS GUTEM GRUND

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