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Potentiale der Erdwärme

Fachtagung des Landesverbandes Erneuerbare Energien Mecklenburg-Vorpommern am 24.01.2018

Björn Oldorf (Dipl.-Ing.) - H.S.W. Ingenieurbüro Gesellschaft für Energie und Umwelt mbH

Geothermie

Ist

regenerativ?

Bildquelle: www.wikipedia.de/innerer Aufbau der Erde

Erdkruste

0 – 35 km

Oberer Mantel

35 – 410 kmÜbergangszone

410 – 660 km

Temperaturen

Erdkruste: bis 600 °C

Mantel: bis 2.000 °C

Kern: bis 6.000 °C

99 %der Erde sind heißer als

1.000 °C

von dem

1 % sind 99 % heißer als

100 °C

• Aus dem Inneren unseres Planeten steigt ein ständiger Strom von

Energie an die Oberfläche.

• Die Erde strahlt täglich etwa viermal mehr Energie in den Weltraum ab,

als wir Menschen derzeit an Energie verbrauchen.

• 30 % des an die Erdoberfläche steigenden Energiestroms kommen aus

dem heißen Erdkern selbst.

• 70 % entstehen durch den fortwährenden Zerfall natürlicher radioaktiver

Elemente im Erdmantel und in der Erdkruste.

Diese in der Erde gespeicherte Wärme ist

„nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich“

gleichzusetzen mit „nachhaltig verfügbar“ / „regenerativ“ / „erneuerbar“

Geothermie

Nutztemperaturen in der

3,62 ° K / 100 m

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Temperatur in °C

Te

ufe

in

m

Temperatur-Tiefen-Beziehung in Norddeutschland

Quelle: GTN

ZONEN:

Solarspeicherzone

(beeinflusst u.a. durch Klima,

Grundwasser, Bebauung)

Geosolarer Bereich

(neutrale Zone)

Terrestrische Zone

Geothermischer Gradient Ø 3 K/100 m

Temperaturen im oberflächennahen Untergrund

Bildquelle: HSW, frei nach Panteleit & Mielke, 2010

Temperaturen im oberflächennahen Untergrund

Bildquelle: Umweltatlas Berlin 2012, Grundwassertemperatur 20 m unter der Erdoberfläche

Geothermie

Differenzierung in der

„Oberflächennahe“ und „Tiefe“ Geothermie

Differenzierung:

allgemein …

… Oberflächennahe Geothermie = Nutzung von Energie bis max. 400 m

… Tiefe Geothermie = Nutzung von Erdwärme ab 400 m Tiefe

vielmehr …

…Unterschiede der thermischen und geologischen Gegebenheiten

…Unterschiede in den Verfahren der Erschließung, Förderung und Nutzung

…Unterschiede an die Anforderungen der Planung

„Oberflächennahe“ und „Tiefe“ Geothermie

Kennzahlen Geothermie

(bundesweit, 2016/17):

- Anteil Wärmebereitstellung: 0,7 %

- Anteil Stromerzeugung: 0,1 %

- Beschäftigte: 17.300

Anzahl und Leistung der Anlagen:

ONG: ca. 350.000 Stk.

ca. 20.000 Stk./Jahr

ca. 4.400 MWth.

TG: 33 Stk. in Betrieb

ca. 303 MWth. und

ca. 37 MWel.

in Bau 3 Stk.

in Planung 30 Stk.

Geothermie

Oberflächennahe

in M-V

• typische Erschließungstiefen zwischen 1,2 m und 200,0 m

• vorrangig Lockergestein (Kies, Sand, Schluff, Ton, Kreide)

• geologische und bohrtechnische Risiken gering / beherrschbar

• Nutztemperaturen ca. 9…14 °C

• Einsatz „erdgekoppelter“ Wärmepumpen erforderlich

• auch zur Gebäudekühlung einsetzbar

• ausschließlich dezentrale Wärme-(Kälte-)versorgung

• Teil der aktuell möglichen Versorgungsoptionen gemäß EnEV und

EEWärmeG im Gebäudeneubau und daher im Markt etabliert

Oberflächennahe Geothermie in M-V

Zahlen: Oberflächennahe Geothermie in Deutschland / M-VEntwicklung installierter Anlagen / Wärmepumpen (WP)

343

274

339 333

269 271

223 218

550

474

122

82 79 7856

71

0

100

200

300

400

500

600

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

dokumentierte Erdwärmeanlagen/WP in MV 2006 - 2016

LUNG M-V Agentur für Erneuerbare Energien

Quelle: Bundesverband Wärmepumpe – Absatzzahlen bundesweit

2016 = 20.700 erdgekoppelte Wärmepumpen

Quellen: LUNG M-V – über Anfragen bei den Unteren Wasserbehörden des Landes

Agentur für Erneuerbare Energien – über das MAP geförderte Wärmepumpenanlagen

konkrete Aussage zu M-V nicht möglich!

Zahlen: Oberflächennahe Geothermie in Rostock

durch die H.S.W. GmbH konzipierte Anlagen (ca. 160 Stk.)


AIDA - Home

39 Erdwärmesonden a 100 m Tiefe

3.900 Gesamtbohrmeter

Heizwärme: 200 kW

255 MWh/a

Kühlung: 200 kW

170 MWh/a

+ Fernwärme / KältemaschinenQuelle: AIDA-Cruises


ZMF –

Universitätsmedizin

Rostock



Heizwärme: 300 kW

800 MWh/a

Kühlung: 300 kW

550 MWh/a

+ Fernwärme / KältemaschinenQuelle: BBL M-V


Inselquartier der WIRO



Heizwärme: 100 % Geothermie

300 kW

550 MWh/a

Warmwasser: über Fernwärme

Quelle: WIRO

Rahmenbedingungen für die

Oberflächennahe Geothermie in M-V

• vergleichsweise günstige geologische Standortbedingungen

• im Bundesvergleich moderate Genehmigungsverfahren

• gute Fördermöglichkeiten (BAFA, KfW, Landesprogramme)

• allgemein und politisch akzeptiert und unterstützt

• geologisches Landesamt unterbesetzt

• kaum Bohrbetriebe in M-V mit Spezialisierung in der

Geothermie

• bundesweit hohe Strompreise und günstige Gaspreise

(EEG-Umlage auf CO2-arme Wärmeversorgung ???)

förderlich:

Hemmnisse:

Bedeutung der Oberflächennahen Geothermie in M-V

• Möglichkeit zur dezentralen, auf regenerative Energien basierenden

Wärmeversorgung im Flächenland M-V

• Während die anderen regenerativen Quellen im Ausbau eingeschränkt

werden, hat die Geothermie noch das größte Wachstumspotential

• autarke Insellösungen mit Geothermie, PV (und ggf. Wind) werden

zunehmen

• das große Stromangebot aus Erneuerbaren Energien ist mittels

erdgekoppelter Wärmepumpe effizient nutzbar („Power-to-Heat“

mit 1 kWh Strom werden 3 bis 5 kWh Wärme bereit gestellt)

• Wärmepumpen sind Smart Grid - fähig

• Wärmepumpen unterstützen somit die „Sektorenkopplung“

Geothermie

Tiefe

in M-V

• Erschließungstiefen zwischen 700 m und

2.450 m

• installierte Gesamtleistung ca. 24 MWth

(ca. 8 % im Bundesvergleich)

• ausschließlich Hydrogeothermie mit der

Nutzung von Aquiferen (wasserführende

Sand- bzw poröse Sandsteinschichten)

• Nutztemperaturen ca. 21…99 °C

• ausschließlich zur Wärmeversorgung,

keine Stromerzeugung

• Nutzung für Thermalbäder und

Fernwärmeeinspeisung

Tiefe Geothermie in M-V


Quelle: Geotis – Geothermisches Informationssystem für Deutschland (Stand: 2015)

Anlagen in Betrieb:

Neustadt-Glewe

Waren

Neubrandenburg

Binz (Therme)

Sassnitz-Dwasieden ? (Therme)

Lauterbach ? (Therme)

Anlagen in Planung:

Schwerin

Usedom – Kaiserbäder

Usedom – Karlshagen

Stralsund (außer Betrieb)

Zahlen: Tiefe Geothermie in M-V

Neubrandenburg

Dublette mit Förder- und

Injektionsbrunnen

Tiefe: 1.185 m bis 1.285 m

Temperatur: ca. 55 °C

Nutzung als saisonaler Thermal-

speicher zur Fernwärmeversorgung

Injektionstemperatur ca. 85…90 °C

Quelle: Wikipedia


Waren


Injektionsbrunnen

Tiefe: 1.200 m bis 1.655 m


Leistung: ca. 8,3 MWth

Wärmelieferung: ca. 10,2 MWh/a

Nutzung zur Fernwärmeversorgung

und Thermalsolegewinnung

Heiznetz: 70/50 °C

Quelle: Stadtwerke Waren GmbH


Neustadt Glewe


Injektionsbrunnen

Tiefe: Förderbrunnen 2.455 m

Injektionsbrunnen: 2.335 m


Nennleistung: ca. 11 MWth

Wärmlieferung: ca. 16 MWh/a

Nutzung zur Fernwärmeversorgung

Heiznetz: 90/70 °CQuelle: Wikipedia

Rahmenbedingungen für die


• vergleichsweise günstige geologische Standortbedingungen

• gute Fördermöglichkeiten

• allgemein und politisch akzeptiert und unterstützt

• Problem der Abnehmer (Nahwärme-/ Fernwärmenetze)

• hohe Investitionskosten

• zu leistender hoher Eigenmittelanteil

(nur durch Kommunen/Energieversorger leistbar)

• lange Projektentwicklungszeit, ca. 3…5 Jahre

• relativ niedrige Preis der fossilen Primärenergieträger

förderlich:

Hemmnisse:

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Quelle: http://www.santherr-geothermietechnik.com/

H.S.W. Ingenieurbüro

Gesellschaft für Energie und Umwelt mbH

Gerhart-Hauptmann-Str. 19

18055 Rostock

www.hsw-rostock.de

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