1. Geothermie
Geothermiebohrung in Pullach
Herzlich willkommen zum Vortrag
über Geothermie
in der Volkshochschule vhs olm
am Donnerstag den 25. Oktober 2007
ab 19.00 Uhr bis ca. 20.45 Uhr
in Aschheim Tannenstr. 17
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Wacholderweg 30 in 85551 Kirchheim
2. Geothermie
Erneuerbare Energie Ziele
Die Bundesregierung hat das Ziel, das bis zum Jahr 2050
etwa 50% der Energieversorgung aus erneuerbarer Energie geleistet wird.
Es wurde das Erneuerbare Energien Gesetz EEG (Jan 2004) verabschiedet.
Im EEG ist die Mindestpreisregelung und eine Abnahmegarantie enthalten.
Deutschland ist Vertragspartner vom Kyoto-Protokoll. Die Unterzeichner
haben sich verpflichtet ihren Treibhausgas-Ausstoß im Zeitraum 2008
bis 2012 um 5% gegenüber 1990 zu reduzieren.
Regenerative Energie kann einen wesentlichen Anteil
leisten um dieses Ziel zu erreichen.
Im Jahr 2004 hatten erneuerbare Energien in Deutschland
einen Anteil am Energieverbrauch von 9,3 % beim Strom
und 4,2 % bei der Wärme.
Gesamtendenergieverbrauch lag 2004 in Deutschland bei 2.600 TWh.
Wärme gesamt lag bei 1.516,6 TWh
Laut Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHST) wurden im Jahr 2006
ca. 3,6 Millionen t mehr Kohlendioxid gegenüber 2005 ausgestoßen.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
3. Geothermie
Erneuerbare Energie Anteil an Energieträger
Energieträger an der Wärmebereitstellung in Deutschland im
Jahr 2004 bei Wärmebedarf von 1.516,6 TWh
Erdgas 46%
Öl 23%
Strom 12%
Kohle 9%
Fernwärme 6%
Erneuerbare Energie 4%
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
4. Geothermie
Erneuerbare Energie Verfügbarkeit weltweit
Die Natur bietet eine Vielfalt an frei verfügbaren Möglichkeiten
zur Energieerzeugung. Die Menge an Energie, die mit heutiger
Technik gewonnen werden kann, ist etwa 5,9 mal so groß,
wie der heutige Energieverbrauch.
Gruppe a) Erneuerbare Energie ohne Verbrennung:
-Wasserkraft 0,15 mal
-Meeresenergie 0,55 mal
-Solarenergie (Photovoltaik, Solarthermie) 3,8 mal
-Windkraft 0,5 mal
-Geothermie 1 mal
Gruppe b) Erneuerbare Energie mit Verbrennung:
-Biomasse, Hackschnitzel 0,4 mal
Erneuerbare Energien erhöhen die Importunabhängigkeit und die
Versorgungssicherheit. EE Gruppe a, ohne Verbrennung vermeidet,
dass klimarelevante Gase frei gesetzt werden.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
5. Geothermie
Erneuerbare Energie Bayern
Bayern hat bundesweit einen Spitzenplatz bei der
erneuerbaren Stromerzeugung.
-Wasserkraft 82,3% Stromerzeugung in Bayern
-Wind 1,8%
-Biomasse 11,5%
-Photovoltaik 4,4%
Kernenergie 67,8%
Stromerzeugung in Bayern: Wasserkraft 14,8%
-Kernenergie 67,8% Steinkohle u.S. 6,6%
Erdgas 9,5%
-Wasserkraft 14,8% Öl 1,3%
-Steinkohle u.S. 6,6%
-Erdgas 9,5%
-Öl 1,3%
Der Anteil der Strom- und Wärmeerzeugung aus GuD-Anlagen
(Gas- und Dampfturbinenkraftwerken) mit Kraft-Wärme-Kopplung
wurde in den letzten Jahren ausgebaut. Die Stromerzeugung aus Kohle
nimmt dagegen kontinuierlich ab.
Informationsquelle: VBEW Verband der Bayerischen Elektrizitätswirtschaft
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
6. Geothermie
Wasserkraft
Die Wasserkraftnutzung verfügt in Deutschland nur über
geringe Ausbaupotenziale.
In Deutschland wurde im Jahr 2004 mit der installierten
Wasserkraftwerksleistung von 4.660 MW
die Stromerzeugung von ca. 21 TWh erreicht.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
7. Geothermie
Windenergie
Windenergieanlagen waren im Jahr 2004 in Deutschland
mit installierter Leistung von 16.629 MW in Betrieb.
Erzeugt wurden etwa 25 TWh Strom.
Das Potenzial der Windnutzung liegt bei etwa 237 TWh.
Windkraftanlage Fröttmaning leistet bis 1,5 MWel. ab
Windgeschwindigkeit 9m/h bis Volllast 47m/h.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
8. Geothermie
Photovoltaik
Ende 2004 waren Anlagen mit 708 MW in Deutschland Installiert, die 0,5 TWh
Strom erzeugten.
Photovoltaik ist von Strahlungsangebot und von der verfügbaren Fläche abhängig.
Etwa 700 km² Fläche ist verfügbar. Stromerzeugungspotenzial ist ca. 105 TWh
pro Jahr. Starke Förderung der Photovoltaik durch EEG ergibt
langfristige Perspektive.
Aus den Solarzellen wird Gleichstrom erzeugt, der mittels Wechselrichter in
Wechselstrom umgeformt wird und über Zähler in das Stromnetz einspeist.
Die Rückvergütung für ins Netz
eingespeisten Solarstrom für
Dachanlagen beträgt aktuell
49,21 Cent/kWh
festgesetzt auf 20 Jahre
bei Mindestleistung 1 kWp.
Lieferpreis für 1kWp ist ca. 5T€, diese
Solaranlage benötigt eine
Dachfläche mit ca. 6m².
www.solarfoerderung.de
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
9. Geothermie
Solarthermie
Ende 2004 waren ca. 6,2 Millionen m² Kollektorfläche
In Deutschland installiert.
Mit der Leistung 4.365 MW wurden ca. 2,6 TWh Endenergie bereit gestellt.
Davon waren ca. 80% WW und 20% unterstützende Heizung. Mögliche zur
Verfügung stehende Gesamtfläche ca. 970 km².
Bei 273 km² Solarkollektorfläche ist der Ertrag von 78 TWh pro Jahr möglich.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
10. Geothermie
Geothermie Potenzial
Das technische Potenzial geothermische
Stromerzeugung wird auf 300 TWh
geschätzt. Bei Stromverbrauch von
527,7 TWh im Jahr 2004 bedeutet das einen
Anteil von
fast 57%. Das technische Potenzial an
thermischer Energie beträgt etwa
450 TWh/Jahr. Bei Wärmepumpeneinsatz
ist das Potenzial bei etwa 750 TWh/Jahr.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Greenpeace
11. Geothermie
Geothermie Grundlagen
Die Erdkruste enthält geothermische Energie als gespeicherte Wärme.
In Mitteleuropa liegt vielerorts die Temperaturzunahme bei mehr als 30°C
je Kilometer Tiefe. Demnach herrschen in 3 Kilometer Tiefe
Gesteinstemperaturen mit 90 °C, die für die Wärmeversorgung von
Siedlungen geeignet sind. Erschließt man heiße Thermalwässer von
100 °C und mehr, ist die Stromerzeugung mit so genannten ORC-
(Organic Ranking Cycle) oder Kalinaanlagen möglich.
Geothermische Energie lässt sich in drei Kategorien gliedern:
- die oberflächennahe Geothermie mit einer Tiefe von bis 400 Metern
für das Heizen und Kühlen sowie die Warmwasserbereitung mit Hilfe
einer Wärmepumpe,
- die tiefe Geothermie mit einer Tiefe von 0,4 bis 3 Kilometern für eine
direkte Nutzung zum Heizen für WW und ev. Prozesswärme,
-die tiefe Geothermie zur Strom- und Wärmeerzeugung, die in
2 bis 4,5 km Tiefe Temperaturen zwischen 100 und etwa 150 °C erschließt.
In Aschheim wird Thermalwasser mit Temperatur von etwa 90 °C in der Tiefe
von 2,5 km erwartet.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt
12. Geothermie
Geothermie Thermalwasser Förderung
Das Hydrothermal-Verfahren fördert Wasser
aus tiefen Erdschichten über Bohrungen
an die Oberfläche.
Die Wärme wird über Wärmetauscher an ein
Heizsystem oder Wärmenetz übertragen.
Über eine Reinjektionsbohrung gelangt das
Wasser in die Tiefe zurück.
Bei geringen Fördermengen können
Förderung und Injektion des Thermalwassers
über eine Bohrung erfolgen.
Geeignete, leistungsfähige Bohranlagen
ermöglichen die Förderung der Erdwärme
aus großen Tiefen.
In Aschheim sind zwei Bohrungen in
größerem Abstand mit etwa 2-3 km geplant.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
13. Geothermie
Geothermie Anlage Riem
Geothermie SWM in Riem erreicht
92 °C Vorlauftemperatur
mit Fördermenge ca. 230 m³/h und
Thermische Leistung ca 9 MW.
Abstand der Bohrungen ca. 15m
Heizzentrale der STW mit
3 Gaskesseln je 10 MWth
für Spitzenlast und Redundanz.
Versorgt werden
bis 16 000 Einwohner in Riem.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
15. Geothermie
Geothermie Verbraucher Typische Jahresdauerlinien Wärme Bernd Michaelis
Wacholderweg 30
für unterschiedliche Gebäudearten 85551 Kirchheim
26.1.2006
An das Nahwärmenetz werden
Kunden mit unterschiedlicher
200 kW Prognostizierte Jahresdauerlinie
Wärme für Seniorenheim
150 kW Collegium 2000
Nutzung angeschlossen. 100 kW
Günstig für die Auslastung sind 50 kW
Teilnehmer mit Sommerwärmebedarf Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
wie Industrie, Schwimmbad etc. 1000 kW
Bei neuer Wohnbebauung sollte 750 kW
Typische Jahresdauerlinie Wärme
für Wohnblöcke
Niedertemperaturheizung geplant 500 kW
werden. Damit ist Kaskadenschaltung 250 kW
bei der Wärmenutzung möglich. Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
Durch niedere Rücklauftemperatur und 1000 kW
große Temperaturspreizung ist 750 kW Typische Jahresdauerlinie Wärme
für eine Schule, Gymnasium mit
größere, doppelte Leistungsentnahme
500 kW
Berücksichtigung der Ferienzeiten
250 kW
aus Geothermie möglich. Die
Wirtschaftlichkeit und Auslastung
Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
der Geothermie kann damit erheblich 1000 kW
Typische Jahresdauerlinie Wärme
verbessert werden. Dadurch weniger 750 kW für ein Schwimmbad, Industrie
500 kW
Zusatzheizung, weniger oder besser 250 kW
keine Biomasseverbrennung.
Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
16. Geothermie
Geothermie Auslastung
Aus der Geothermie werden etwa
6 MW Wärme gefördert. Diese Leistung Prognostizierte
Jahresdauerlinie(rot) Neue
Ortsmitte mit 200.000qm
reicht im Winter nicht aus um die drei Geschossfläche
Gemeinden zu versorgen. Es muss daher 4500 kW
mit anderer Energie dazu geheizt werden. 4250 kW
4000 kW
3750 kW
Der Planervorschlag IB Kess lautet: 3500 kW
3250 kW W ärmebedarf über 2 MW
muß aus anderer
3000 kW W ärmeerzeugung z.B.
Gaskessel geliefert
Grundlast Geothermie 5,4 MWth 2750 kW werden.
2500 kW
mit 55.971 MWh und 10.283 VBh 2250 kW
W ärmeangebot ca. 2 MW
anteilig aus Geothermie
2000 kW
Aschheim
Mittellast Wärmepumpe 9,5 MWth
1750 kW
Prognostizierte
Jahresdauerlinie (grün) für
1500 kW
kleine, bessere Ortsmitte
mit 61.909 MWh und 6.450 VBh 1250 kW
mit 90.000 qm
Geschossfläche. Für die
Monate Mai bis August
1000 kW
kann Geothermiewärme
an andere Verbraucher in
750 kW
Starklast Biomasse 5 MWth
Kirchheim geliefert
500 kW
werden.
Es ist ca. 75% des
mit 8.493 MWh und 1.699 VBh 250 kW
Energiebedarfs der
besseren Ortsmitte mit
Geothermie darstellbar.
Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
Zur kontinuierlichen Auslastung der Geothermie werden Verbraucher besonders zur
Spitzenlast Ölkessel 34 MWth Abnahme der Wärme in der Sommerzeit gesucht.
Für künftige Gewerbeansiedlungen sollten bevorzugt derartige Nutzer akquiriert werden.
mit 5.375 MWh und 158 VBh
Gärtnerei, Treibhaus, Freibad, Wellness, Industrie könnten eine Verbesserung der
Auslastung erreichen.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
17. Geothermie
Geothermie Vorteile gegenüber Hackschnitzelheizung
-Keine Verbrennung und daher keine Emissionen (Schwefeldioxid,SO², CO. CO²).
-Keine Ascheentsorgung (Sondermüll).
-Kein Brennstofflieferverkehr durch LKW.
-Keine Primärenergiekosten, nur geringe Förderkosten.
-Keine Lagerflächen für Brennstoff erforderlich.
-Unabhängigkeit von Weltmarktpreise und Liefermöglichkeit.
-Geringer Flächenbedarf für die Heizzentrale.
-Kurze Entfernung zu Verbrauchern möglich, da keine Schadstoffe anfallen.
-Keine Lärmbelastung bei Geothermiebetrieb.
-Keine Schwachlastregelprobleme bei Betrieb <30% Nennwärmelast.
-Geringe Wartungskosten.
-Errichtung ist in Wohngebiet möglich (siehe Pullach).
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
18. Geothermie
Geothermie Vorteil keine Emissionen gegenüber Hackschnitzelheizung, Ölkessel
In der nachfolgenden Tabelle und in der Säulengrafik ist der Schadstoffanteil von
Holz- Verbrennung im Vergleich zu Heizöl und Erdgas dargestellt. Es sind die
Richtwerte laut Gemis (Öko Institut) eingetragen. Kritisch ist der
Staub- und Feinstaubausstoß und die Abgase der Hackschnitzelverbrennung.
Biomasseverbrennung darf in Wohngebieten nicht errichtet werden. Filter im
Rauchgas beseitigen nicht alle Schadstoffe und erfordern hohen Wartungsaufwand.
Bei erneuerbarer Energie ohne Verbrennung entstehen keine Emissionen.
Schadstoffe in mg/kWh nach Gemis
20000
18000
16000
Staub
14000 mg/kWh CO SO2 NOx HCl
12000
Holz-Stück-Hzg Holz-
10000
Holz-HS-Hzg Stück-
8000 Heizöl-Hzg
Hzg 383 19432 202 323 33
6000 Erdgas-Hzg Holz-
4000
HS-Hzg 265 547 141 546 14
2000 Heizöl-
Hzg 26 209 518 238 2
0
Staub CO SO2 NOx HCl
Erdgas-
mg/kWh
Hzg 9 166 15 234 1
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
19. Geothermie
Biomasseverbrennung/Hackschnitzelheizung
Wegen Bodenschutz, Naturschutz, Anbau von Lebensmitteln ist das
Nutzungspotential begrenzt. Potenzial liegt bei 276 TWh.
Biomasse lässt sich als Brennstoff zur Strom- und Wärmeerzeugung einsetzen.
Der entscheidende Faktor für die Wirtschaftlichkeit sind die Kosten für das
Rohmaterial. Billig sind Holzabfälle wegen Wegfall von Entsorgungskosten.
Das Spektrum für die Brennstoffpreise und die Emissionen ist sehr groß.
Als Holzhackschnitzel darf auch Altholz gemäß Kategorie A1 bis A4
verbrannt werden.
Altholzkategorie:
A1- naturbelassenes Altholz
A2- verleimtes, gestrichenes Altholz
A3- halogenorganisches Altholz auch Sperrmüllaltholz
A4- mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz, wie Bahnschwellen, Leitungsmasten,
Hopfenstangen und ähnlich belastetet Altholz.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
22. Geothermie
KWK-Anlagen
Wegen der wünschenswerten Minderung von Treibhausgasen sind auch
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) mit Speicher im Verbundnetz geeignet.
KWK erzeugen Strom und Wärme gleichzeitig. Dadurch wird ein hoher
Brennstoffnutzungsgrad erreicht.
Wärmespeicher für den Schwachlastbereich können oberirdische Tagesspeicher
oder auch unterirdische Langzeitspeicher sein.
Im Verbund mit der
Geothermiebohrung ist die
Wärmespeicherung in der Tiefe,
auch über Monate im
Erdreich möglich.
KWK ist wegen separater Wärme
und Stromerzeugung auch als
redundante Wärmeerzeugung
Oder Ersatznetzversorgung
möglich. Brennstoff für KWK kann
Gas oder Biogas sein. Mit guten
Gasmotoren ist Dauerbetrieb über
25 Jahre möglich.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
23. Geothermie
Nahwärmeverbund Alternative
Planervorschlag:
Geothermie 5,4 MWth, Wärmepumpe 9,5 MWth, Biomasse 5 MWth,
Ölkessel 34MWth.
Alternative:
Geothermie ca. 6-12 MWth, KWK ca. 4 MWth mit Erdspeicher,
ev.Wärmepumpe 5 MWth, Gaskessel ca. 35 MWth.
Die fehlende Leistung (keine Biomasseverbrennung) gegenüber dem
Planervorschlag wird durch Kaskadenschaltung im Heizungsnetz gedeckt.
Heizungsnetz a) für Bestandsimmobilien mit ca. 85/65°C als erste Stufe mit
Heizungsnetz b) für Neubaugebiet mit ca. 60/35°C als zweite Stufe.
Die Wärme aus emissionsfreier Geothermie kann durch Kaskadenschaltung
etwa verdoppelt werden. Wärmeentnahme 10 bis 12 MWth könnte möglich werden.
Wichtige Voraussetzung für den Erfolg ist die Ausführung größerer Neubaugebiete
wie Ortszentrum Kirchheim oder Möbelhaus Lutz Aschheim mit
Niedertemperaturheizung.
Erreicht werden durch die Kaskadenschaltung nicht nur geringere Emissionen
sondern auch geringere Investitionskosten.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
24. Geothermie
Ich bedanke mich recht herzlich für die
Teilnahme an diesem VHS-Vortrag
und Ihre Aufmerksamkeit.
VHS OLM Referent Bernd Michaelis
