Energiegewinnung der Zukunft: Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem

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1 Energiegewinnung der Zukunft: Geothermie-Anlage für die Messestadt Riem

2 iinhalt Seite 4 Versorgungssicherheit und Umweltfreundlichkeit: Geothermie für München Seite 6 Natürliche Energiequellen: Sinnvoll genutzt am Standort Riem Seite 8 Das Geothermie-Projekt der SWM: Eine Investition in die Zukunft Seite 10 Umwelt und Technik: Die Fakten Seite 11 Stadtwerke München: Besser leben mit M Wer die Zukunft gestalten will, muss die Gegenwart verändern. (Unbekannt)

3 gversorgungssicherheit und Umweltfreundlichkeit Geothermie für München Mit der Nutzung von Geothermie verfolgen die Stadtwerke München ihr ökologisch ausgerichtetes Konzept der Energieversorgung. Geothermie Wärme aus dem Inneren der Erde SWM mit neuer Energie Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit sind fundamentale Grundsätze der Unternehmenspolitik der Stadtwerke München. Den Münchner Bürgern wird eine sichere Versorgung mit Strom und Wärme geboten. Gleichzeitig können sie sich darauf verlassen, dass die Erzeugung von Solaranlage Pasinger Fabrik* Münchner Stadtgebiet Dampfnetz Heißwassernetze Heizkraftwerke Heizwerke Fernwärmeanlage Geothermie-Anlage HW Meiserstraße HW Kathi-Kobus-Str. BHKW Westbad HKW Süd FW Sendling HW Koppstraße Blockheizkraftwerk Wasserkraftwerke Windkraftanlage Deponiegasverwertung z.b. Tivolimühle, Bäckermühle, Kraem. Kunstmühle Photovoltaik-Anlagen HW Theresienstraße (Regenerative Fremdeinspeisung) Innenstadt Dampf 8 bar 200 C Großhadern Sendling 160/120 C WKW Isarwerk 1 WKW Isarwerk 2 WKW Isarwerk 3 HW Schwabing HKW Freimann Freimann 180 C FW Müllerstraße Strom und Wärme umweltschonend erfolgt. Dabei geben sich die SWM nicht mit den Mindeststandards zufrieden, sondern setzen auf Innovation. Deponiegasverwertung Nord-West Nord 130 C WKW Maxwerk Windkraftanlage Fröttmaning Perlach 130 C Unterföhring Die ausgewogene Eigenerzeugung von Strom und Wärme beruht auf einem intelligenten Mix aus fossilen Brennstoffen (Kohle, Erdgas), Kernkraft und regenerativen Energiequellen Biomasse, Solarenergie sowie Windund Wasserkraft. Die Fernwärme wird zu über 90 Prozent in Heizkraftwerken erzeugt, die den Brennstoff besonders gut ausnutzen. Im Interesse der Münchner Bürger arbeiten die SWM ständig daran, die Energie- und Wärmeerzeugung unter den Aspekten Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltver- Wasserkraftwerke Uppenborn 1 und 2 träglichkeit zu optimieren. Einen weiteren Schritt in diese Richtung gehen die SWM mit ihrem jüngsten Projekt in der Messestadt Riem. Die Messestadt wird über ein Nahwärmenetz mit Wärme versorgt, das bisher von einem Heizwerk mit erdgasbefeuerten Heizkesseln gespeist wird. Ab 2004 sollen diese Vagen Erdgas-Heizkessel nur noch als Reserve und für Spitzenbedarf eingesetzt werden. Die Grundlast der Wärmeversorgung übernimmt dann eine neue Energiequelle im SWM-Mix: die Geothermie. HKW Nord mit Müllverbrennungsanlage HW Riem mit Geothermie-Anlage Solaranlage Messe München* HW Gaisbergstraße HW Perlach * mit SWM-Beteiligung Moosburg Wasserkraftwerke Leitzachwerk 1, 2 u. 3 Im Inneren des Erdballs steckt viel Energie Vulkane, Geysire und heiße Quellen zeugen davon. Heiße Quellen werden seit Jahrtausenden zum Baden benutzt, beispielsweise auf Lipari bei Sizilien oder in einigen Thermal-Kurorten Deutschlands. Richtige Erdwärme-Heizungen gibt es seit 1904 in der Toskana. Dort wurde südlich von Siena in Lardarello auch das erste Erdwärme-Kraftwerk Europas gebaut und 1913 in Betrieb genommen. Heute gibt es in 55 Ländern der Erde, z. B. USA, Philippinen, Neuseeland oder Island, große Kraftwerke, die Strom mit der Wärme der Erde erzeugen. Aber auch in weniger begünstigten Gebieten stellt die Erde ihre Energie zur Verfügung: Bohrt man von der Erdoberfläche in die Tiefe, so steigt die Temperatur im Durchschnitt alle 100 Meter um 3 Grad an. In Meter Tiefe kann man über 80 Grad Celsius erwarten genug, um damit zu heizen. Wieso ist es in der Erde warm? In der festen Erdkruste entsteht Wärme durch den Zerfall von natürlichen radioaktiven Isotopen. Die Temperatur im flüssigen Inneren der Erde beträgt nach heutigen Schätzungen zwischen und Grad Celsius. Etwa 40 Prozent des Wärmestroms, der an der Erdoberfläche ankommt, stammt aus dem Erdinnern, die restlichen 60 Prozent kommen aus der Erdkruste. Der Wärmestrom heizt zunächst das Gestein in der Tiefe auf, natürlich aber auch Wasser, das in solche tiefliegenden Schichten eindringt. Dieses heiße Wasser wird als Thermalwasser bezeichnet, diese Form der Geothermie als hydrothermale Geothermie. Erdkern ca km, C Erdmantel ca km Erdkruste ca. 40 km 4

4 snatürliche Energiequellen Sinnvoll genutzt am Standort Riem Die Region Südbayern bietet geologisch optimale Voraussetzungen, um aus der Erde Wärme zu gewinnen. Geologische Bedingungen München liegt im sogenannten nordalpinen Molassebecken. Hier sind die Voraussetzungen für hydrothermale Geothermie sehr gut: Tief unter der Erdoberfläche befindet Nord-Süd-Schnitt durch das Voralpenland 0m NN N Freising sich ein riesiger Vorrat an heißem Wasser, der relativ einfach angezapft werden kann. Dieser Energiespeicher bildete sich bei der Faltung der Alpen. Dabei wurden die Gesteinsschichten des heutigen Voralpenlandes im Süden nach unten gedrückt. Darüber lagerten sich frische Sedimente ab, so dass heute die Kalksteinschicht des Malm nördlich der Donau an der Oberfläche, unter München aber mehr als Meter tief liegt. Der Malm-Kalkstein ist fast überall stark verkarstet, also von Spalten und Rissen durchzogen. Diese Karsthohlräume sind mit heißem Wasser gefüllt. Die Temperatur des Wassers entspricht der Tiefenlage des Malm: bei Straubing beträgt sie 35 Grad Celsius, in Riem werden in Isar Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm) Erding München 30 C 65 C 80 C 130 C Meter Tiefe 80 Grad Celsius erwartet. Damit dieses heiße Wasser genutzt werden kann, muss es an die Oberfläche geholt werden. Dabei bietet der verkarstete Malm-Kalkstein noch einen weiteren, für die Wärmegewinnung wesentlichen Vorteil: S Durch die Hohlräume fließt das Wasser relativ gut, so dass Rottach- Egern mit einem Bohrloch eine große Wassermenge gefördert werden kann. Mangfall 0m NN 3000 Das Prinzip Nachhaltigkeit 4000 Bei der Geothermie-Anlage in 5000 Riem wird nur der Energieinhalt des heißen Wassers genutzt: Nach Übertragung der Wärme auf das Nahwärmenetz der Messestadt Riem wird das abgekühlte, ansonsten aber nicht veränderte Wasser, wieder in die gleiche geologische Schicht, aus der es kam den Malm zurückgeleitet. Das ist erforderlich, um den Wasserhaushalt in der Tiefe nicht zu stören. Der natürliche Zufluss von Wasser in diese Schicht ist nämlich sehr gering. Wünschen Sie mehr Information? Zu den Themen Geothermie, Umwelt und Nachhaltigkeit finden Sie Details auf unserer Homepage im Internet unter: Stichwort: M-Natur. Deshalb müssen zwei Bohrungen niedergebracht werden, die sogenannte Dublette. Durch die erste Bohrung, die Förderbohrung, wird das heiße Wasser nach oben gefördert. Die zweite Bohrung, die Reinjektionsbohrung, führt das abgekühlte Wasser wieder zurück in den Malmkarst. Damit es nicht sofort wieder zur Förderbohrung fließt, liegt die Reinjektionsbohrung etwa zwei Kilometer entfernt. Die Geothermie-Anlage entnimmt dem unterirdischen Speicher mehr Wärme, als in der Umgebung der Bohrungen nachgeliefert wird: Die Wärme wird abgebaut. Bei der Geothermie-Anlage in Riem rechnen die SWM mit einer Nutzungsdauer von mindestens 30 Jahren. Es gibt allerdings einen wesentlichen Unterschied zum Abbau anderer Bodenschätze. Wenn die Geothermie-Anlage abgestellt wird, erwärmt sich das Wasser im Laufe der Zeit wieder der Wärmespeicher wird wieder gefüllt und kann dann erneut genutzt werden. Geologisches Profil mit Lage der Dublette NW Riem Thermal 2 Reinjektionsbohrung m Störung Riem Thermal 1 Förderbohrung m Quartär Obere Süßwassermolasse Ottnang (Obere Meeresmolasse + Süßbrackmolasse) Oberes Eger (Aquitan) Unteres Eger (Chatt) Rupel Ober-Eozän Oberkreide Malm (Oberjura) Dogger Grundgebirge Störung Unterkreide SO 6

5 edas Geothermie-Projekt der SWM Eine Investition in die Zukunft Modernste Technik über und unter der Erdoberfläche gewährleistet die Wärmeversorgung der Messestadt Riem. Die spezielle Bohrtechnik Die beiden Bohrungen der geothermischen Dublette Riem starten in unmittelbarer Nachbarschaft zum bestehenden Heizwerk in einem Abstand von 15 Metern. Sie werden bis in bzw Meter Tiefe vorangetrieben. Die Förderbohrung wird ab Meter, die Reinjektionsbohrung ab 630 Meter um 42 Grad abgelenkt, so dass sie im Malm etwa zwei Kilometer voneinander entfernt sind. Die dafür eingesetzte Bohrtechnik stammt aus der Erdölund Erdgas-Förderung. Durch die abgelenkten Bohrungen können sämtliche Betriebsanlagen der Wärmeerzeugung auf engstem Raum zusammengefasst werden. Die Bohrungen haben an der Oberfläche einen Durchmesser von ca. 47 Zentimeter und werden in der Tiefe stufenweise enger am Ziel, im Malmkarst, haben sie noch 15 Zentimeter Erdwärme für die Messestadt Riem m Thermalwasser führende Kalksteinschicht (Malm) 3 5 Bohrplatzkarte mit Landepunkten Durchmesser. Beide Bohrungen werden mit Stahlrohren ausgekleidet, durch die das Thermalwasser fließt. Der Wasserspiegel Neue Messe in der Förderbohrung stellt sich im Riem Landepunkt Betrieb auf etwa 250 Meter unter der Oberfläche ein das heiße Wasser steigt also etwa Meter weit nach oben. Den restlichen Höhenunterschied überwindet die Bohrlochpumpe, die etwa 550 Meter tief in der Förderbohrung hängt. Von dieser Pumpe wird höchste Zuverlässigkeit bei geringster Wartung verlangt auch hier kommt modernste Technik aus der Erdölindustrie zum Einsatz. Messestadt Riem 1 Förderbohrung für Warmwasser 2 Bohrlochpumpe 3 Wärmeübertrager 4 Rückführung für Kaltwasser 5 Umwälzpumpe 6 Reservekessel Landepunkt Bohrplatz Optimiertes Wärmeversorgungssystem Um die Erdwärme optimal zu nutzen, müssen alle Systeme Geothermie-Anlage, Heizwerk, Nahwärmenetz, Heizungsanlagen aufeinander abgestimmt sein. Ziel ist es, den Wärmebedarf ohne zusätzlichen Brennstoffeinsatz zu decken und den Wärmeinhalt des Thermalwassers weitgehend zu nutzen. Für die Geothermie-Anlage werden im Heizwerk drei Plattenwärmeübertrager aufgestellt, die die Wärme vom Thermalwasser mit geringsten Verlusten an das übertragen. Eine vollautomatische Steuerung sorgt dafür, dass die Wärme aus der Erde optimal in das Gesamtsystem eingespeist wird: im Sommer zur Deckung des gesamten Bedarfs, im Winter zur Vorwärmung des s vor den Kesseln. Wie bohrt man Meter tief in die Erde? Der Bohrer besteht aus einem Gestänge von miteinander verschraubten Rohren, die an der Spitze den mit Diamanten besetzten Bohrkopf tragen. Das Gestänge wird durch den Drehtisch mit Umdrehungen/Minute gedreht; dadurch zerkleinert der Bohrkopf das Gestein und dringt tiefer vor bis zu 250 Metern/Tag. Bei Bedarf wird das Gestänge verlängert, indem ein weiteres Rohrstück angeschraubt wird. Es kann so bis zu Meter lang werden. Für die Arbeiten mit dem Gestänge ist der Bohrturm, das weithin sichtbare Wahrzeichen jeder Tiefbohrung, erforderlich. Das zerkleinerte Gestein wird durch eine umweltfreundliche Spülflüssigkeit, die aus Wasser und darin gelöstem Karbonat besteht, aus dem Bohrloch gespült. Die Spülflüssigkeit wird durch das hohle Gestänge nach unten gepumpt und steigt außen wieder nach oben. Sie kühlt den Bohrkopf und stabilisiert die Wände des Bohrlochs. Die Bohrung wird durch einen speziellen Bohrkopf mit eingebautem Motor abgelenkt, der durch die Spülflüssigkeit angetrieben wird. Um den plötzlichen Ausbruch von Wasser oder Gas zu verhindern, sitzt am Bohrlochkopf der Preventer; er schließt bei Druckanstieg das Bohrloch fest ab. 8

6 dumwelt und Technik Die Fakten bstadtwerke München Besser leben mit M M wie München. Einer der attraktivsten Wirtschaftsstandorte in Europa bietet seinen Bürgern eine geradezu sprichwörtliche Lebensqualität gewährleistet auch durch die Leistungen der Stadtwerke München. Rationell, sparsam, schonend Die SWM verfolgen mit dem Geothermie-Projekt ihr Unternehmensziel, begrenzte Ressourcen zu schonen. Dabei wird der umweltschonende Einsatz von regenerativen Energiequellen gefördert. Für Münchens Bürger ist dies eine nachhaltige Innovation im Umwelt- und Energiebereich. Wärmeversorgung der Messestadt Riem Endausbau, voraussichtlich ab 2016 Technische Daten Nahwärmenetz System Kunststoff-Mantel-Rohr (KMR) Vor-/Rücklauftemperatur 70 90/45 C Anschlusswert 40 MW Wärmebedarf MWh/a Geothermie-Anlage Erwartete Leistung 6 MW Erdwärme-Anteil am Wärmebedarf MWh/a Jährliche CO 2 -Einsparung t Tiefe der Bohrungen ca m/2.700 m Erwartete Thermalwasser-Temperatur ca. 80 C Prognostizierte Thermalwasser-Menge ca. 50 l/s Jährlicher Strombedarf der Bohrlochpumpe ca MWh Heizwerk Reserve- und Spitzenkessel Brennstoff Leistung bis zu 3 Heißwasser-Kessel Erdgas bis zu 30 MW Zur Bohrung der geothermischen Dublette wird eine spezielle Bohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasförderung eingesetzt. Zwar sind hohe Investitionen erforderlich, doch sind die Betriebskosten relativ gering und unabhängig von den schwankenden Preisen fossiler Brennstoffe. Damit ist die Geothermie eine sinnvolle Ergänzung zu den wichtigsten fossilen Brennstoffen, die die SWM einsetzen: Steinkohle und Erdgas. Zudem wird der Ausstoß von NOx (Stickoxiden), SO 2 (Schwefeldioxid) und CO 2 (Kohlendioxid) in die Atmosphäre deutlich reduziert: Die Geothermie- Anlage Riem wird nach der Fertigstellung der Bebauung der Messestadt im Vergleich zur Wärmeversorgung durch Heizöl pro Jahr Tonnen CO 2 -Emission einsparen. Als größtes kommunales Infrastruktur-Unternehmen Deutschlands tragen die Stadtwerke München im Zeichen des großen M zu dieser Lebensqualität aktiv bei. Beispielsweise mit günstigem M-Strom, sicherem M-Erdgas oder zuverlässiger M-Wärme. Oder mit dem MVG, einem der besten Nahverkehrsnetze der Welt, und M-Net, dem lokalen Telekommunikations-Anbieter und Netzbetreiber für die Isar-Metropole. Außerdem versorgen die SWM die Münchner Haushalte mit naturreinem M-Wasser aus dem bayerischen Alpenvorland ein Plus, von dem auch die 17 modernen Hallen- und Freibäder der Stadt, die M-Bäder, profitieren. Services wie M-Card, die Kundenkarte der SWM, machen das Leben in München leichter und günstiger, denn in vielen Geschäften können damit Rabatte und Bonuspunkte gesammelt werden. Auch Münchner Geschäftskunden profitieren von den zahlreichen M-Produkten. Sie erhalten wettbewerbsfähige und zeitgemäße Infrastruktur- und Service-Leistungen, die weit über die Versorgung mit Strom, Wärme und Wasser hinausgehen. So leisten wir neben der Lebensqualität auch unseren Beitrag zur Standort-Sicherheit. SWM stark wie München! 10

7 Mehr Information über uns: Möchten Sie mehr erfahren? Rufen Sie an. Sie erreichen uns unter Tel. 0 89/ Oder senden Sie eine meixner.gabriele@swm.de. Impressum Herausgeber: SWM-Versorgungs GmbH Geschäftsbereich Energie-Erzeugung Emmy-Noether-Straße München Infoline: 0 89/ erzeugung@swm.de Internet: Konzeption, Redaktion und Gestaltung: ABW Agentur für vernetzte Kommunikation, München 2003 Fotos: Stadtwerke München, Zefa