Geothermische Energie in Bayern - vom Potenzial zur Nutzung - Rüdiger Schulz Geothermisches Potenzial im Molassebecken Exploration Fündigkeitsrisiko Vier Phasen eines Projektes VBI Praxisforum, Unterhaching, 29.11.2007
Geothermische Stromerzeugung Installierte elektrische Leistung (MW e ) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Jahr 1985 1990 1995 2000 2005 Quelle: IGA
Geothermische Energie Speichersysteme Nutzungsarten Petrothermale Systeme Gestein, Magma Hydrothermale Systeme (>150 C) Hochdruckwasserzonen Dampfsysteme Heißwassersysteme Hydrogeothermische Systeme (<150 C) Aquifere Thermalwasser Oberflächennahe Systeme max. 25 C, 400 m Hot-Dry-Rock - Technologie Stromerzeugung Stromerzeugung (>100 C) Direkte Nutzung Wärmepumpen
Direkte Nutzung 1-40 MW t Geothermische Heizzentrale Abnehmer Dublette 1 3 km Förderbohrung Injektionsbohrung Tiefe: 1.500 3.000 m
Geothermische Stromerzeugung Anforderungen an die geothermischen Verhältnisse ORC - / Kalina - Zyklus Mindesttemperatur: 100 C Abkühlung auf: 70 C Förderrate: 30 l/s, besser 100 l/s Kraft-Wärme-Auskopplung Direkte Nutzung Abkühlung auf: 50 C Wärmepumpe Abkühlung auf: 15 C
Geologische Karte von Bayern Regensburg Profilschnitt Landshut Passa München Bayer. GLA (1996)
Schnitt durch die bayerische Molasse N S Oberer Jura (Malm) Bayer. GLA (1996)
Temperatur an der Malm - Oberkante 30 70 100 München Stand 1989
Geothermisches Wärmepotential: Ressourcen Stand 1989
Geothermische Stromerzeugung: höffige Gebiete Unterhaching
Reflexionsseismik Prinzip Geophone Ergebnis ( gläserner Untergrund ) Vorhersage der Tiefenlage des Malms Erkennen von Störungszonen im Malm Reflektor Festlegen von Bohrpunkten und Ablenkung VSP Reflexionsseismik
Interpretation der seismischen Profile 05 Bohrung Gt 1 Schnittpunkt 1 km 04 0 s OSM OMM Aquitan ms TWT WSW 05 ENE NNW 04 SSE Chatt-Sande Baust.Sch. Rupel-Tonmer. Kreide- Bändermer. Malm Grundgebirge 2.5 s TWT
Hinweise auf Verkarstung Störungszonen Unterschiedliche seismische Signaturen für verschiedene Faziesbereiche: Diffraktoren bei Rifffazies Niedriggeschwindigkeitszonen
Bohrungskosten (Mio. Euro)
Fündigkeitsrisiko Das Fündigkeitsrisiko bei geothermischen Bohrungen ist das Risiko, ein geothermisches Reservoir mit einer (oder mehreren) Bohrung(en) in nicht ausreichender Quantität oder Qualität zu erschließen. Die Quantität wird definiert über Leistung P = ρ F c F Q (T i T o ) Die ausreichende Energieabgabe ist Betriebsrisiko Energie E = ρ F c F Q(T i T o ) Δt
Temperaturverteilung 7835 München 7935 München- Solln 8035 Sauerlach 8135 Sachsenkam 7836 München- Trudering 7936 Zorneding 8036 Otterfing 8136 Holzkirchen 7837 Markt Schwaben 7937 Grafing bei München 8037 Glonn 8137 Bruckmühl Temperatur- Tiefen- Profil Gebiet München- Südost
Temperaturverteilung 120 Unterhaching Tiefe 3000 m 110 100 90 80 Gebiet München- Südost 70
Hydraulische Teste im Malm (Thermal -) Bohrungen Geothermie - Bohrungen rot: Bohrungen im zentralen Molassebecken Stand: Februar 2007
Hydraulische Teste im Malm rot: (Thermal -) Bohrungen Geothermie - Bohrungen Bohrungen im zentralen Molassebecken s (m) 350 300 250 200 nicht fündig laminar 300 m lam.-turb. 150 laminar 150 m lam.-turb. 100 50 fündig Stand: April 07 0 0 25 50 75 100 125 Q (l/s) Erforderliche Absenkung zum Erreichen der Förderraten Theoretische Kurven für 300 m (150 m) Absenkung Q (l/s)
Geothermiebohrung Unterhaching Gt 1 Festlegung des Bohraufschlagpunktes aufgrund der Seismik (Störungszone in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich) Vorhergesagte Teufe des Top Malm: 3017 m Bohrung im September 2004 erfolgreich abgeteuft Erbohrte Teufe des Top Malm : 3002 m Temperatur: 121,7 C Bohrteufe: 3446 m (3350 m TVD) Temperatur: 130,5 C Förderrate: 65 l/s bei s = 82 m (Pumptest) 150 l/s bei s = 180 m (hochgerechnet)
Geothermische Stromerzeugung: Anlagen Altheim (Betrieb seit Sept. 2000) Tiefe : ca. 2300 m Temperatur : 106 C Fördermenge : 100 l/s Leistung (thermisch) : 10 MW Leistung (elektrisch ORC) : 1 MW Energie (30 a) : 1 10 15 J Potenzial (Malm OÖ) : n.b. Unterhaching (Betriebsbeginn 2007) Tiefe : 3000-3350 m Temperatur : 123 C Fördermenge : 150 l/s (hochgerechnet) Leistung (thermisch) : 28 MW Leistung (elektrisch Kalina): 3,4 MW Energie (30 a) : 3 10 15 J Potenzial (Malm BY) : 500 10 15 J
Phasen eines Geothermieprojektes I. Vorstudie 1. Zielstellung 2. Geowissenschaftliche Grundlagen Datenlage Geologischer Aufbau Tiefenlage und Mächtigkeit Erste Abschätzung der Temperatur Mögliche Förderraten Hydrochemie Übersicht über die Bergrechte 0 (mnn) 3. Energetische Nutzung Geplante / Vorhandene Wärmeversorgung Stromerzeugung (optional, falls gewünscht) Malm 4. Technisches Grobkonzept der Geothermieanlage Erschließungsvarianten (Dublette, Ablenkung) - 4500 5. Kostenschätzung
Phasen eines Geothermieprojektes II. Machbarkeitsstudie 1. 4. der Vorstudie als Feinkonzept 5. Investitionskosten Exploration Untertageanlage Übertageanlage 6. Wirtschaftlichkeit Betriebskosten Ausgaben und Erlöse Wirtschaftlichkeitsberechnung 7. Risikoanalyse, Fündigkeitsrisiko 8. Ökologische Bilanz 9. Projektablaufplanung
Phasen eines Geothermieprojektes III. Exploration 1. Beauftragung eines Planungsbüros 2. Erlaubnisfeld (Bergbehörde) 3. Geophysikalische Exploration 4. Bohrkonzeption 5. Ausschreibung der ersten Bohrung, Aufstellen eines Betriebsplanes 6. Durchführung der Bohrung einschließlich Tests 7. Ggf. Stimulationsmaßnahmen 8. Entscheidung über Fündigkeit
Phasen eines Geothermieprojektes IV. Erschließung 1. Ausschreibung der zweiten Bohrung, Aufstellen eines Betriebsplanes 2. Durchführung der Bohrung einschließlich Tests 3. Ggf. Stimulationsmaßnahmen 4. Bewilligungsfeld (Bergbehörde) 5. Errichtung der Übertageanlagen 6. Produktion
Kosten und Zeitplan Projektidee Vorstudie Machbarkeitsstudie Investitionsentscheid Exploration Fündigkeit Übertageanlage Kosten (Mio ) Mio. 20 15 10 Gt1 Gt2 Produktion 5 0 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 bis 30 Jahre Jahre
www.geotis.de
Literatur Bayerischer Geothermieatlas Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (Hrsg.) (2004): Bayerischer Geothermieatlas Hydrothermale Energiegewinnung. 104 S., Digitale Karten (CD-Rom); München. TAB-Studie Paschen, H., Oertel, D. & Grünwald, R. (2003): Möglichkeiten der geothermischen Stromerzeugung in Deutschland. - Sachstandsbericht, Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, Arbeitsbericht 84: 129 S.; Berlin (TAB). Malmkarst-Studie Frisch, H., Schulz, R. & Werner, J. (1992): Hydrogeothermische Energiebilanz und Grundwasserhaushalt des Malmkarstes im süddeutschen Molassebecken. - In: Schulz, R.. et al. (Hrsg.): Geothermische Energie - Forschung und Anwendung in Deutschland: 99-118; Karlsruhe (C.F. Müller). Europa-Atlas Hänel, R. & Staroste, E. (Eds.) (1988): Atlas of geothermal resources in the European Community, Austria and Switzerland. - Hannover (Th. Schäfer).