Geothermische Fernwärme

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1 25. Fachtagung Geothermie und Wärmenetze Bern, Geothermische Fernwärme Ergebnisse des EU-Projekts GeoDH, und der Weg zu Geothermie in Smart Thermal Grids Burkhard Sanner, Brussels

2 Geothermie die Wärme der Erde Und die Erde kann zeigen, wie heiss sie ist! Geothermische Manifestationen in der Toskana, Italien Thermometer im Geothermiekreislauf der Fernwärmeanlage in Szentes Ungarn

3 Geothermie die Wärme der Erde In der Richtlinie 2009/28/EU (die Erneuerbare Energien Richtlinie ) ist eine Definition gegeben: geothermal energy means energy stored in the form of heat beneath the surface of solid earth; geothermische Energie [bezeichnet] die Energie, die in Form von Wärme unter der festen Erdoberfläche gespeichert ist; «énergie géothermique»: une énergie emmagasinée sous forme de chaleur sous la surface de la terre solide;

4 Geothermische Fernwärme Inhalt: - Geothermischer Wärmemarkt in Europa - Ergebnisse Projekt GeoDH - Der Weg zu Geothermie in Smart Thermal Grids

5 Wärmebedarf in Europa Warum ist Wärme so wichtig und wo wird sie gebraucht? Graphik der RHC-Platform SRIA, 2013 (Werte für 2010) Industrielle Wärme hat einen großen Anteil am Wärmesektor, mit einem riesigen Wachstumspotential für Eneuerbare Energien

6 Geothermische Fernwärme Schema einer geothermischen Fernwärmeanlage im Raum Paris Graphik aus dem Projekt GeoDH

7 Geothermische Energie in Europa Entwicklung der Geothermie nach den Zielen der EGEC Ferrara Declaration geothermal heat geothermal power Installed heating capacity (MW th ) Installed power capacity (MW el ) EGEC Business Seminar Die schraffierten Säulen zeigen die tatsächliche Entwicklung; Wärme umfasst sowohl tiefe wie oberflächennahe Geothermie Ferrara,

8 Geothermische Fernwärme in Europa Anzahl geothermischer Fernwärmeanlagen in Europa Graphik aus dem Projekt GeoDH

9 Geothermische Wärme in Europa Reykjavik IS Installierte Leistung in tiefer Geothermie in Europa, nach Zahlen des WGC others deep 2500 deep Agri /Aquaculture Chevilly-la-rue FR deep Balneological deep DH+heating Oradea RO Szentes HU Turkey Iceland Hungary Italy France Germany Romania Slovakia Serbia Poland Greece Bulgaria Georgia Croatia Slovenia Austria Netherland Sweden Macedonia Denmark Switzerland Bosn Herzg Spain Portugal Lithuania Albania Belgium UK Ireland Belarus Norway Czech installed capacity (MW)

10 Appenzell CH Geothermische Wärme in Europa Installierte Leistung in oberflächennaher Geothermie in Europa, nach Zahlen des WGC 2015 Coimbra PT shallow GSHP Bucharest RO Biebertal DE Sweden Germany France Switzerland Norway Austria Italy Denmark Poland Czech UK Ireland Belgium Netherland Greece Slovenia Lithuania Turkey Hungary Romania Spain Portugal Serbia Bulgaria Belarus Iceland Albania Macedonia Slovakia Bosn Herzg Georgia Croatia installed capacity (MW)

11 Geothermische Wärme in Europa EU-Ziele für 2020 nach den Nationalen Aktionsplänen (NREAP) für die EE-Richtlinie der EU (2009/28/EU) ,088 Mio t RÖE 3 2 Stand ,010 Mio t RÖE 3 2 Stand 2014 Stand 2014 nach Daten WGC , ,410 0, , nur Fernwärme Summe der Angaben in den NREAPs gemäss EU-Richtlinie 2009/28/EG

12 Geothermischer Wärmemarkt in Europa Beispiel: Entwicklung der Wirtschaftlichkeit in Deutschland 0, average /kwh 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 annual energy cost incl. VAT ( ) average cost for gas 0,00 Natural Gas LPG Fuel Oil GSHP AirHP DH conv. GeoDH 0 Gas Boiler (condensing) Oil Boiler (standard) GSHP SPF=3,0 GSHP SPF=3,4 GSHP SPF=3,8 GSHP SPF=4,2 Vollkostenrechnung für Wärme mit unterschiedlichen Techniken (EGEC Market Report 2012, berechnet auf Basis Daten ASUE von 2011) Jährliche Energiekosten für 15 kw installierte Heizleistung (Berechnung Projekt Regeocities / Daten Mai 2015)

13 Geothermischer Wärmemarkt in Europa Beispiel: Entwicklung der Wirtschaftlichkeit in Deutschland Electricity Natural Gas Liquid Fuel District Heating Index (2010 = 100) Index der Verbraucherpreise für verschiedene Energieträger, nach Zahlen des Statistischen Bundesamtes DE

15 Ergebnisse Projekt GeoDH Abschlussbericht mit den Ergebnissen des Projekts, in Englisch Zum Download unter:

16 Ergebnisse Projekt GeoDH Broschüre mit den wichtigsten Ergebnissen des Projekts, in mehreren Sprachen Zum Download unter:

17 Ergebnisse Projekt GeoDH Die Marktbedingungen variieren stark zwischen den 14 am GeoDH-Projekt beteiligten Ländern. Gute Bedingungen wurden vorgefunden, wenn: geologische Daten für Projektentwickler frei verfügbar sind ( z.b. nach 5 Jahren in den Niederlanden); ein öffentliches (oder öffentlich gestütztes) System für Risikoabdeckung besteht (z.b. in Frankreich und den Niederlanden); es eine klare Definition der Verfahren und Behörden für die Genehmigung gibt (z.b. in Frankreich, Polen und Dänemark) geeignete nationale und regionale Strategien vorliegen (wie in Bulgarien), verbunden mit finanziellen Hilfen (z.b. Ungarn, Italien, Großbritannien und die Niederlande)

18 Ergebnisse Projekt GeoDH Umgekehrt gibt es eine Anzahl von Hindernissen, die die weitere Entwicklung geothermischer Fernwärme einschränken: Der Markt ist in manchen Fällen für neue Marktteilnehmer geschlossen (z.b. in Slowenien) Schlechte regionale und lokale Planung Langdauernde und schwierige behördliche Verfahren (z.b. in Italien, Slowenien und Ungarn) Schwerwiegende rechtliche Lücken wie z.b. das Fehlen eines spezifischen Genehmigungsverfahren für Tiefengeothermie oder das ungeklärte Recht zur Nutzung der geothermischen Ressource (z.b. in Irland, Großbritannien, Tschechische Republik) Fehlen gleicher Marktbedingungen; so sind in einigen Ländern (BG, CZ, HU, NL, PL, SI) die Gaspreise künstlich niedrig gehalten und die Anbindung an das Gasnetz ist manchmal verpflichtend.

19 Ergebnisse Projekt GeoDH Drei weitere Beobachtungen aus dem Projekt: Art. 13 und 14 der EU-EE-Richtlinie werden in den Mitgliedsstaaten kaum umgesetzt. Verbesserungen im Genehmigungsverfahren kommen von Forderungen der Bergbau- bzw. Öl-/Gas-Industrie, nicht über die Richtlinie. Hier muss die EU nachdrücklicher prüfen. Es gibt besonders in Ländern mit einem jungen Markt nicht genug qualifiziertes Personal, nur kleine Unternehmen und keine organisierte Repräsentation der Geothermiebranche. In einigen Fällen gibt es Fehlinformationen bei Entscheidern und Bürgern, die zu Verwirrung bis hin zu Opposition führen können. Es muss daher nicht nur von Beginn eines Vorhabens an richtig und offen informiert werden, sondern es bedarf auch größerer Kampagnen zu Information und Schulung, um das allgemeine Wissen zu Geothermie zu verbessern.

20 Ergebnisse Projekt GeoDH Die Website als Informationsportal

21 Ergebnisse Projekt GeoDH Die Website als Informationsportal X

22 Ergebnisse Projekt GeoDH Die Website als Informationsportal X X X

23 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Wie passen Geothermisches Potential und Wärmebedarf in Europa zusammen? Der Online-Mapviewer im Projekt Geo-DH (Unter Verwendung von Material von Annamária Nádor, László Zilahi-Sebess, Rita Szeiler, Benedek Simó, Morten Hofmeister und Philippe Dumas)

24 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Ziel: Interaktiver, webbasierter Mapviewer, der Gebiete mit gutem geothermischem Potential für Fernwärmeversorgung mit dem entsprechenden Wärmebedarf abgleicht Regionale Bewertung (Maßstab ~ 1: : ), um öffentliches Bewusstsein zu bilden kein Projekt-Planungstool ArcGIS für die 14 GeoDH-Länder Themen im Menü Ressourcen: 1) Basis-Layer (z.b. Temperatur, Wärmeflussdichte, Geologie, etc.) 2) Interpretierte Layer (z.b. T > 50 C in 1000 m Tiefe, etc.) 3) Sonstige Gebiete mit Potential Wärmebedarf: Städte mit Fernwärme

25 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Datensammlung: welche Daten sind für das Potential geothermischer Fernwärme relevant? Fluidtemperatur (Thermalwasser) > 50 C Hohe Schüttungen (einige tausend l/min) Geologisch: Becken mit mächtigen Füllungen durchlässiger Sedimente Große, möglichst noch aktive tektonische Zonen, in denen in tief liegenden karbonatischen oder kristallinen Gesteinen stimulierte Permeabilität erzeugt werden kann Andere Potentiale wie künstliche Hohlräume (Bergwerke, Tunnel) etc. können in diesem Maßstab nicht erfasst werden

26 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Interpretationen: Geologie + Temperatur 1000 m > 50 o C

27 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Interpretationen: Geologie + Temperatur 2000 m > 90 o C

28 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Interpretationen: Geothermie + neogene sedimentäre Becken

29 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Interpretationen: Geothermie + neogene sedimentäre Becken + höffige Gebiete nach Länderinformation

30 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Nachfrageseite: Städte mit Fernwärmesystemen

31 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Deckung von Nachfrage und Potential, mit existierenden Anlagen

32 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Deckung von Nachfrage und Potential, mit existierenden Anlagen Ausschnitt pannonisches Becken

33 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Cserkeszölö Orosháza Szentlörinc Einzelinformationen zu geothermischen Fernwärmeanlagen

34 Ergebnisse Projekt GeoDH Potential für Geothermische Fernwärme Zusammenfassung zu GeoDH-Mapviewer: Informationen zum Potential geothermischer Fernwärme auf Europaund Landes-Ebene wurden für 14 Länder gesammelt und ausgewertet Der Geo-DH Web-Mapviewer steht online zur Verfügung und stellt die Gebiete mit Potential und Nachfrage dar (Link auf der Website ) Auf der Angebotsseite beschränken sich die Informationen auf nach heutigen wirtschaftlichen Maßstäben nutzbare Ressourcen in tiefen Grundwasserleitern. Nicht enthalten sind Informationen zu oberflächennahen Grundwasserleitern für Nah-/Fernwärme mit Wärmepumpen und zu möglichen Standorten für Gruben- oder Tunnelwassernutzung.

35 Ergebnisse Projekt GeoDH Empfehlungen zum regulatorischen Rahmen (I) Nationale und lokale Regeln müssen eine Definition zu geothermischer Energie und ähnlichen Begriffen enthalten, in Übereinstimmung mit Direktive 2009/28/EU Besitzrechte sollten garantiert sein Verwaltungsvorgänge für geothermische Genehmigungen müssen auf den Zweck abgestimmt sein sie sollten wo immer möglich vereinfacht werden, und die Belastung des Antragstellers sollte nur durch die jeweilige Komplexität, die Kosten und möglichen Folgen der vorgesehenen geothermischen Energieanlage bestimmt werden Die Regeln für Autorisierungen und Genehmigungen müssen angepasst und einfach sein, und auf die regionale (oder, falls angebracht, lokale) Ebene übertragen werden. Das Verwaltungsverfahren muss so weit wie möglich reduziert werden

36 Ergebnisse Projekt GeoDH Empfehlungen zum regulatorischen Rahmen (II) Regelungen für Fernwärme sollten so dezentralisiert wie möglich umgesetzt werden, um an den lokalen Kontext angepasst werden zu können, und sie sollten einen verpflichtenden Mindestanteil an Energie aus erneuerbaren Quellen fordern, in Übereinstimmung mit Artikel 13 Abs. 3 der Direktive 2009/28/EU Die Zuständigkeit für geothermische Genehmigungen sollte an nur einer einzigen Behörde konzentriert werden Informationen zu für geothermische Fernwärmenutzung geeigneten geothermischen Ressourcen sollten verfügbar und einfach zu finden sein Geothermische Fernwärme sollte in nationale, regionale und lokale Energieplanungen und strategien einbezogen werden

37 Ergebnisse Projekt GeoDH Empfehlungen zum regulatorischen Rahmen (III) Politische Entscheider und relevante Mitarbeiter im Öffentlichen Dienst sollten über geothermische Energie sehr gut informiert sein Mitarbeiter in Firmen zur Technik und Energiedienstleistung sollten in geothermischen Technologien fortgebildet werden; Die Öffentlichkeit sollte bei geothermischen Fernwärmeprojekten informiert und gehört werden, um die öffentliche Akzeptanz zu unterstützen Die Gesetzgebung sollte zum Ziel haben, die Umwelt zu schützen und Prioritäten für die Untergrundnutzung zu setzen. Dabei sollte geothermischer Energie eine Priorität über andere Nutzungen wie z.b. unkonventionelle fossile Energien, CO 2 -Einlagerung oder nukleare Abfallentsorgung gegeben werden.

39 Kleine Wärmenetze mit Geothermie Kalte Fernwärme in Troisdorf, DE Grundwasser wird durch zwei Neubaugebiete geleitet (ca. 5 km Kunststoffrohre) Einzelne Wärmepumpen in den Häusern (ca 100) nutzen den Kreislauf als Wärmequelle und senke In Betrieb seit 2014 Graphiken: Stadtwerke Troisdorf

40 Kleine Wärmenetze mit Geothermie Kalte Fernwärme in Troisdorf, DE Brunnen Wärmepumpe und Anschlüsse Photos: Stadtwerke Troisdorf

41 Geothermische Technologie für Smart Cities Beitrag zur 1. Generation von Smart Cities CO 2 -Minderung bei Heizen und Kühlen städtischen Gebieten unabhängig vom Netz, für einzelne Wohn- und Gewerbegebäude für Fernwärme und andere Anwendungen zum Heizen und Kühlen

42 Charakteristika von smart thermal grids Flexibel: Kurzfristige Anpassung an die Situation von Energieangebot und -bedarf; Mittelfristig Anpassung der Temperaturniveaus in bestehenden Netzen durch Installation neuer, dezentrale Mikro-Netze; Langfristige Anpassung der Netzentwicklung an die Stadtplanung. Intelligent: Planung und Betrieb, Interaktion der Endkunden mit dem Heiz- und Kühlsystem Integriert: Stadtplanung und städtische Netze Strom, Wasser, Abwasser, Abfall, ICT, etc. Smart Cities Stakeholder Platform

43 Charakteristika von smart thermal grids Effizient: optimale Kombination von Technologien, Kaskaden-Nutzung Wettbewerbsfähig: kostengünstig bezahlbar Skalierbar: von Stadtvierteln bis zur stadtweiten Anwendung Sicherstellung der Energieversorgung: sichere Versorgung auf lokaler Ebene Smart Cities Stakeholder Platform

44 Geothermische Technologie für Smart Cities Beitrag zur 2. Generation von Smart Cities smart thermal grids erneuerbar, intelligent und effizient Geothermische WP für einzelne Wohn- und Geschäftshäuser Geothermische Fernwärme und andere direkte Nutzungen Geothermische Kraft-Wärme-Koppl. + Verbindung zum Stromnetz Speicher: UTES

45 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Vorschlag von 2001 für ein Niedrigtemperaturnetz zum Heizen und Kühlen eines geplanten Gewerbegebiets am ICE-Bahnhof Limburg Süd, DE Basiert auf mehreren EWS-Feldern Speicherung von Abwärme eines IT-Centers Ausgleich von Sommer- und Winter-Bedarf C C Verbraucher 1 Verbraucher 2 Verbraucher 3 Verbraucher 4 Verbraucher C + Verbraucher 9 9 C 11 C + Verbraucher C C 27 C 18 C 20 C Erdwärmesondenfeld Erdwärmesondenfeld C C Erdwärmesondenfeld 20 C Verbraucher 7-30 C C Verbraucher C Verbraucher 6-28 C C 26 C 23 C Details der Anbindung und Regelung müssen noch optimiert werden Temperaturen nur als Beispiel Sa Detail Anbindung + Heizen (Wärme ins Gebäude) - Kühlen (Wärme aus Gebäude) UBeG Umwelt Baugrund Geothermie Geotechnik

46 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Realisierung von zwei Projekten in Zürich Heizen und Kühlen für Wohnungen, FGZ (Graphik: Ruff Engineering) Heizen und Kühlen für Hochschule, ETH Zürich (Graphik: Amstein+Walthert)

47 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Mögliche Kombination eines Niedertemperaturnetzes mit geothermischer Fernwärme und Fernkälte Absoprtionskühler Fernwärmezentrale Verbraucher 1 Verbraucher 2 Verbraucher 3 Verbraucher C 27 C 18 C 20 C C C Erdwärmesondenfeld Erdwärmesondenfeld 20 C C C 11 C Verbraucher 5 Verbraucher C 12 C + Doublette Verbraucher 9 9 C + Erdwärmesondenfeld Verbraucher 6-28 C Verbraucher C Verbraucher 7-30 C C C 26 C 23 C Absorptions-Kältemaschine (Beispiel aus Barcelona, Antrieb durch Kehrricht- Verbrennungsanlage)

48 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Mögliche Kombination geothermischer Fernwärme und Fernkälte mit thermischem Untergrundspeicher (UTES) Absoprtionskühler Fernwärmezentrale Hochtemperatur- Untergrundspeicher (hier mit Erdwärmesondenfeld) Doublette

49 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Beispiel eines Netzes auf Basis Grubenwasser Entwicklungsschritte hin zu einem Smart Grid Minewater 1.0 Bohrung in die Strecken des aufgelassenen Bergwerks, Heerlerheide, 2006 Graphik: Mijnwater BV

50 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Beispiel eines Netzes auf Basis Grubenwasser Entwicklungsschritte hin zu einem Smart Grid Minewater 2.0 MI- Building MI- Cluster MI-HH1 MI-HH2 MI- HLN1 MI- HLN2 Artist impression Minewater 2.0 Graphik: Mijnwater BV

51 Der Weg zu Smart Thermal Grids der 2. Generation Beispiel eines Netzes auf Basis Grubenwasser Entwicklungsschritte hin zu einem Smart Grid Minewater 3.0 möglicher zukünftiger Ausbau Graphik: Mijnwater BV

52 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Heating & cooling demand (RDP-Scenario) Renewable heating & cooling potential