Tiefengeothermie als Grundlastwärmequelle in der Metropolregion München

Transkript

1 Tiefengeothermie als Grundlastwärmequelle in der Metropolregion München München Inga Moeck Inga S. Moeck, GFZ/TUM Jens Kuckelkorn, ZAE Bayern

2 Nutzung der Erdwärme zum Heizen Wärmebedarf in Fernwärmenetz von München: 4 TWh pro Jahr Graphik LfU Quelle: SWM

3 Potentiale der Tiefengeothermie in Deutschland Temperaturkarte bis 3500 m Tiefe Fernwärmenetze in Gebieten hydrothermaler Ressourcen

4 FVEE Jahrestagung 2015 : Forschung für die Wärmewende Tiefengeothermie in Bayern (Graphik Hoch 3 GmbH, (aus Moeck & Zimmer, 2015, modifiziert nach Wolfgramm et al., 2012)

5 Geothermie München PROJEKT TIEFE in m Fließrate in l/s Temperatur in C Erding /65 Unterschleißheim 1969, /79 Garching 2050, /75 Unterföhring 2123, /88, 100/103 Ismaning 1906, /78 Aschheim 2621, /86 Poing /76 Riem 3020, /94 Pullach 3371, /100 Unterhaching 3400, /133 Oberhaching 3428, /130 Kirchstockach 3881, /134 Taufkirchen /137 Dürrnhaar 3579, /141 Sauerlach 3733, /138

6 Forschungsbedarf in Erkundungsstrategien in urbanen Gebieten Kostenfaktor Exploration mit Bohrung Forschungsbedarf geothermiespezifische standortbezogene Explorationsmethoden Tempelhofer Feld: GFZ-GASAG aus Schulz et al., 2012 Exploration&Bohrung Graphik: gebo

7 Forschungsbedarf zur Verbesserung der Fündigkeitsprognose und sicheren Erschließung Störungen als Zuflusszone Störungen als Risikozone Verbesserung der Fündigkeit Induzierte Seismizität Explorationsgeophysik, Geologie Seismologie, Strukturgeologie aus Moeck et al., 2015 aus Moeck, 2014

8 Erzeugungsanlagen der Stadtwerke München (SWM) Erkundungskampagne München Süd (SWM und LIAG) November 2015 März km 2 3D Seismik 3 2D Seismik Linien Scherwellenseismik 2 Geophon Versenkmessungen Entwicklung von Erkundungsmethoden in urbanen Gebieten Ziel: 50 MWel Geothermiekraftwerk 400 MWth für Fernwärme Quelle: SWM Wärmebedarf von 4 TWh/Jahr für Fernwärme nur durch Geothermie substituierbar

9 Fernwärmenetz der Stadt München Quelle: SWM

10 Effiziente Nutzung von geothermischen Dubletten: Referenzprojekt AFK-Geothermie GmbH Tiefengeothermieprojekt der drei Gemeinden Aschheim, Feldkirchen und Kirchheim b. M. Erstes interkommunales Geothermieprojekt in Deutschland Regenerative Fernwärmeversorgung von fünf Orten (Aschheim, Dornach, Feldkirchen, Kirchheim b. M. und Heimstetten) Förderbohrung Th1 Endteufe m Fördertemperatur >85 C Schüttungsrate >77 l/s Quelle: AFK Geothermie GmbH

11 Referenzprojekt AFK-Geothermie GmbH: Standort und Projektstart Gründung der AFK-Geothermie GmbH 2008/2009 Erfolgreiches Abteufen der Bohrungen Sommer 2009 Bau der Energiezentrale und des Transportnetzes Oktober 2009 Versorgung der ersten Häuser 1. Bauabschnitt rd m Rohrnetzleitungen Th2 EZ+Th1 Quelle: google.de Quelle: AFK Geothermie GmbH

12 Referenzprojekt AFK-Geothermie GmbH: Projektziele Gemeinsame Gewinnung von klimaschonender und preiswerter Wärmeenergie Energieversorgung unabhängig von Tages- und Jahreszeit sowie Witterung Keine Lärmemissionen, geringe Freisetzung von klimaschädlichen CO 2 - Emissionen Minimierung fossiler Brennstoffe, niedriger Primärenergiefaktor Komfortabel und hohe Preisstabilität Versorgungssicherheit, hohe Betriebssicherheit und zuverlässige Funktionalität Beschleunigte Umsetzung der Energiewende gegenüber der Gebäudesanierung Verbrauch fossiler Brennstoffenergie/nutzbarer Wärmeenergie Quelle: AFK Geothermie GmbH

13 Referenzprojekt AFK-Geothermie GmbH: Strategie der Energiebereitstellung Geothermie und Fernwärme ab Energiezentrale Messdaten Jahresdauerlinie 2012 Wärmeleistung ab HH [MW] Geothermie und Fernwärme ab Energiezentrale Prognose Jahresdauerlinie S2 Spitzenlastkessel II S1 Spitzenlastkessel I M6 Spitzenlastkessel III M3 AWP I M1 BHKW I Reserve Spitzenlastkessel I G1 Geothermie I Gaskessel 11,5 % Wärme aus Heizölkesseln 88,5 % Wärme aus Thermalwasserkreis Quelle: ZAE Bayern Absorptionswärmepumpe: Weitere Auskühlung der Geothermie BHKW (800 kwel): Eigenstromerzeugung, Entlastung des Stromnetzes im Winter Tage [d] Quelle: ZAE Bayern

14 Referenzprojekt AFK-Geothermie GmbH: Effiziente Systemauslegung und Betriebsoptimierung Systemauslegung Niedertemperaturnetz: Systemtemperaturen Fernwärmenetz Vorlauf 80 C/ Rücklauf 55 C Passgenaue Hydraulik für zukünftigen Wärmebedarf Optimierung der Wärme- und Optimierung der Netzrücklauftemperatur Temperaturverluste durch schlanke Rohrdimensionierung, 60 Dämmung und exergetisch 59 57,94 günstige Hausübergabestationen 58 Temperatur / C Mittlere Rücklauftemperatur des Fernwärmenetzes unter Last (Energetisch gewichtete Jahresmittelwerte ) ,95 54,10 52,26 Jahr 2011 Jahr 2012 Jahr 2013 Jahr 2014 Quelle: ZAE Bayern

15 Schlussfolgerungen Geothermie als klimaneutrale Grundlast für Fernwärme, aber noch Forschungsbedarf Jedes Projekt ein individuelles Einzelvorhaben, daher ist wissenschaftliche Begleitung und Austausch notwendig um Lernkurve zu teilen und um Wissenstransfer zu ermöglichen Forschung zusammen mit Anwendern im gesamten Bereich der geothermischen Technologien von Erkundung (Quantifizierung und Minimierung des Fündigkeitsrisikos) Erschließung Planung und schrittweise Umsetzung des Versorgungssystems (Effizienz, Kopplung mit anderen Energieträgern) bis hin zur Betriebsoptimierung (z. B. Pumpentechnologie)

16 Ausblick Energiesystem = Wärmequelle+Verteilnetz+Energiebedarf (alles muss zusammenpassen) Wärmewende geht nur zusammen mit Kommunen und Wärmekunden Zentrale Systeme können schneller angepasst und umgesetzt werden als die energetische Sanierung der Gebäude Effizienter Niedertemperaturbetrieb mit EE und KWK durch genaue Auslegung und Anpassung von Bestandsnetzen (Wärmewende also nur mit Ausbauoffensive zusammen) Geothermie ist noch eine junge Technologie mit fehlender industrieller Reife Geothermie wird i. d. R. von den Gesellschaftern (häufig die Kommunen selbst) finanziert, Unterstützung durch KfW-Kredite. Nur die besser situierten Kommunen können sich eine Geothermie- Fernwärme leisten (Kommunalaufsicht).

17 Geothermiebohrung der SWM Freiham Th1 Bohrbeginn Vielen Dank!