Netzgebunde geothermische Systeme Best Practice Beispiele

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1 Netzgebunde geothermische Systeme Best Practice Beispiele Energieforum West Essen, 26 Jan Lars K. Knutzen, M.Sc. GZB - International Geothermal Centre lars.knutzen@geothermie-zentrum.de Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar 2015

2 Inhalt a. Einleitung Best Practice b. Auguste Victoria, Marl c. Robert Müser, Bochum d. Troisdorf e. Mijnwater, Heerlen f. Unterhachingen & Grünwald g. Île de France h. Ausblick Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

3 a. Anteile Energieformen 2428 TWh Endenergie D 2011 Wärme Strom Kraftstoffe Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar [UBA 2013]

4 a. Anteile Energieformen Endenergie priv. Haushalt 2007 Raumwärme Warmwasser Strom/mecha. Energie sonst. Proz.wärme Beleuchtung [CO 2 Gebäude Report, BMVBS 2007] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

5 a. Fernwärme Infrastruktur Umweltaspekte Geringste Emissionen bei geothermischer Fernwärme (ca. 130 g/kwh) Randbedingung 150 m² EnEV 2009 Standort D 4 Personen [EGEC 2012] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

6 a. Geothermische Fernwärme in Europa Marktanteil der Fernwärme in Europa: 10 % 6000 Netze, davon 237 geothermische Fernwärmenetze Europa: 4310 MW th weitere 2200 MW th sollen bis 2016 folgen EU-28: 1620 MW th mit 184 geothermischen Fernwärmenetzen In 19 EU-Staaten wird ein geoth. Fernwärmenetz betrieben [EHP13], [GeoDH14] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

7 a. Geothermische Fernwärme in Europa Leistungsspektrum 0,5 bis 50 MW th 24 geoth. Fernwärmenetze in Deutschland, bis 2016 mehr als Verdopplung [GtV13], [EGEC14] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

8 a. Geothermische Fernwärme in Europa Investition durchschnittlich 3 bis 12 Mio. Leistungsbereich 0,5 bis 50 MW th Gestehungskosten von 20 bis 80 /MWh th Investorengruppen: Öffentliche, regionale oder kommunale Hand Private Investoren, Immobilienbranche Gegründete Firmen aus privaten und öffentlichen Trägern [EGEC12] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

9 b. Auguste Victoria Fertigstellung 36 WE 2009/10 Vivawest Ziel Begrenzung der Betriebskosten Nachnutzung eines Grubenschachtes Heizkosten: 2,81 /m 2 [Farwick, EVONIK 2010, NASDAQ 2015] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

10 b. Auguste Victoria [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

11 b. Auguste Victoria [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

12 b. Auguste Victoria Herstellung der 6 oberflächennahen Erdsonden (3 x 175 m Bohrtiefe pro Haus) [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

13 b. Auguste Victoria WOHNHÄUSER 4x 6WE (1.BA) 2x 6WE (2.BA) mit insgesamt m² Wohnfläche Schacht AV 2 Verlauf der Erdwärmeleitung vom Schacht zu den Wohngebäuden [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

14 b. Auguste Victoria [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

15 b. Auguste Victoria WP T330 Pufferspeicher Warmwasserspeicher Wärmetauscher [Farwick, EVONIK 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

16 c. Robert Müser RAG / Schacht Arnold [Raube, Stwk Bo 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

17 c. Robert Müser Grubenwassermenge: ca. 10 Mio. m³/a minimaler Volumenstrom: ca. 6 m³/min Wassertemperatur: ca. 20 C Teufe: m [Raube, Stwk Bo 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

18 c. Robert Müser Wärmekunden Gesamtschule Grundschule Schulsporthalle / -schwimmbad Hauptfeuerwehrwache ges. Jahreswärmebedarf kwh/a ges. therm. Leistung kw Leistung Wärmepumpen kw 500 Trassenlänge Leitungen m 815 Investitionskosten Euro CO 2 Einsparung to CO 2 /a 245 Zus. Wärmekunden Neue Gebäude im Industriegebiet Neue Gebäude im B-Plan 405 b [Raube, Stwk Bo 2010] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

19 EXKURS - Grubenwasserhaltung [Fischer, RAG 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

20 d. Troisdorf Moselfeld & Fritz-Erler-Str. 750 kw ~ MWh/a Quelle 10 C T = 4 K Brunnenanlagen 6 kw WP [Mands 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

21 d. Troisdorf [Mands 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

22 d. Troisdorf [Mands 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

23 d. Troisdorf [Mands 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

24 e. Mjinwater, Heerlen MI- Building MI-Cluster MI-HH1 MI-HH2 MI-HLN1 MI-HLN2 [Verhoeven 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

25 e. Mjinwater, Heerlen Return well HLN3 out of order Hot to Hot (HH2) Cold to Cold (HLN2) Thot supply 28 C Tcold supply 16 C Tcold return 28 C Thot return 16 C CLUSTER D Componenta-Otterveurdt HLN1 HLN3 HH1 CLUSTER A Arcus-APG HLN2 CLUSTER B CBS- Maankwartier HH2 All wells bidirectional CLUSTER C Weller HHC [Verhoeven 2014] Netzgebunde August geothermische 2014 Systeme Energieforum West, 26 Januar

26 e. Mjinwater, Heerlen [Verhoeven 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

27 e. Mjinwater, Heerlen Peak shaving Valley filling Selflearning INTELLIGENT TOP LEVEL CONTROL FRAMEWORK Adaptive week/month Market interaction BioCHP S PV HP S season S hour/dag Cell/cluster balancing Heat Cold CT PV HP [Verhoeven 2014] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

28 f. Unterhachingen & Grünwald Spitzen- und Redundanzheizwerk Unterhaching Bestehende FW Trasse Laufzorn - Grünwald Streckenführung Laufzorn - Unterhaching Geothermiekraftwerk Unterhaching Schachtbauwerk Länge 5,3 km, DN 250, bis 120 C Leistung: bis 20 MW Inbetriebnahme: Bohrplatz Laufzorn [Geisinger 2014] Netzgebunde August geothermische 2014 Systeme Energieforum West, 26 Januar

29 f. Unterhachingen & Grünwald Verteilung des Thermalwassers (35 MW th ) nach Nachfrage Fernwärme Strom (Kalina) 3,3 MW el [Geothermie Unterhachingen GmbH] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

30 f. Unterhachingen & Grünwald Koppelung mit Grünwald 20 MW th, (3 MW el ) Verbindung und Austausch mit Geothermie Kraftwerk Unterhachingen (5 km) Fernwärmenetz (33 km) Stromerzeugung (ORC) [Erdwärme Grünwald] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

31 g. Beispiele für Geothermische Fernwärme Île-de-France: 54 Brunnen in den 80ern für geothermische Fernwärme 36 aktive Brunnen zurzeit Tiefe von m bis m Geofluidfördertemperatur 70 C Leistung von 230 MW th bei GHh th /a Wohneinheiten á 70 m² t CO 2 Einsparung Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar 2015 [EGEC12] 31

32 g. Geoth. Fernwärme, Rohöl und James Bond Brunnenausbau Îlede-France $ 100 $ 80 $ 60 $ 40 $ 20 $ 0 $/bl und $/bl. money-ofthe-day verändert nach [BP13],[EGEC12] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

33 h. Ausblick Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

34 h. Veränderungen zwischen 2010 bis 2050 Ausgangszustand: Gesamtmenge: GWh/a Netzhöchstlast: 2309 MW 25 Sekundärnetze Raumwärmebedarf (privat) sinkt auf 86 % bis 2030 und auf 70 % bis 2050 Potentielle Verdichtungsnetze: 50 bis 1000 m Abstand zu Primär- oder Sekundärnetz [BET 13] Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar

35 h. Fernwärmenetze im Ruhrgebiet Landesregierung NRW will CO 2 Emission bis 2020 um mind. 25 % und bis 2050 bis 80 % senken Effizienz- und Dämmmaßnahmen führen zu abnehmenden Wärmemengen Durch Netzverdichtung Absatz leicht steigend Primärnetze Steag und Fernwärmeverbund Niederrhein (VL bis 180 C), E.ON (VL bis 130 C) Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar [BET 13]

36 Netzgebunde geothermische Systeme Best Practice Beispiele Energieforum West Essen, 26 Jan Lars K. Knutzen, M.Sc. Quellen: BET: Perspektiven der Fernwärme im Ruhrgebiet bis Aachen (2013). BMU: Anteil Erneuerbare Energien am Energieverbrauch, (2014) BMVBS: Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung; CO2-Gebäudereport 2007; Fraunhofer Institut für Bauphysik; Stuttgart (2007) BP: BP Statistical Review of World Energy June 2013, Stand (2013) Fischer, P., Neue Wasser-Wege: die Konzepte zur Grubenwasserhaltung der RAG. Steinkohle (2012) Geisinger, Wolfgang; Geothermie Unterhachingen; Synergiepotenziale bei Geothermieprojekten am Beispiel Unterhaching Grünwald; NRW Geothermiekonferenz; Bochum (2014) GtV: Nutzung der Geothermie in Deuthschland, /wissenswelt/geothermie/indeutschland.html, Berlin (2013) EGEC: Geothermal Market Report 2012, Belgium (2012) EHP Euroheat & Power: District Heating & Cooling, Stand (2013) Farwick, Ulrich; EVONIK, Vivawest; Einsatzmöglichkeiten der Tiefen-Geothermie aus einem ehemaligen Bergwerksschacht bei neuen Wohngebäuden; NRW Geothermiekonferenz, Gelsenkirchen, (2010) GEODH: GeoDH.eu, GeoDH Project, Belgien (2013) Mands; Geothermisch Beheizte Siedlung Troisdorf; GeoTHERM; Offenburg (2014) NASDAQ; Crude Oil, WTI Price; Stand (2015) Raube, Stadtwerke Bochum; Nutzung des Wärmepotentials von Grubenwässern in Bochum; NRW Geothermiekonferenz, Gelsenkirchen (2010) Verhoeven, Rene; Minewater 2.0; NRW Geothermiekonferenz; Bochum (2014) Wichert, U., Steag; Regional Cooperation: Steag. Euroheat & Power Congress; 10 May 2011, Paris (2011) UBA: Anteile der Energieformen Strom, Wärme und Kraftstoffe, (2013) Netzgebunde geothermische Systeme Energieforum West, 26 Januar