27. Okt 2014

In Bayern wird, stärker als anderswo in Deutschland, auf heisses Wasser aus der Tiefe zur CO2-freien Strom- und Wärmeerzeugung gesetzt. 20 tiefengeothermische Anlagen sind hier in Betrieb, die meisten davon im Grossraum München. Grafik: Tiger

Bohranlage von Gevol (Unterföhring) mit Pilotcharakter: Erstmals in Deutschland wird eine bestehende Geothermie-Anlage um eine weitere sogenannte Dublette ergänzt. ©Bild: T. Rütti

Dr. Erwin Knapek gilt als Geothermie-Pionier. Er ist Vorsitzender des Tiefen-Geothermie-Verbandes Wirtschaftsforum Geothermie e.V. ©Bild: T. Rütti

Thorsten Weimann, gec-co Global Engineering & Consulting-Company GmbH. Geschäftsführer Wirtschaftsforum Geothermie e.V. ©Bild: T. Rütti

Wolfgang Geisinger , Geschäftsführer Anlage Unterhaching, Dr. Christian Pletl von den Stadtwerken München, Andreas Lederle, Geschäftsführer Anlage Grünwald. ©Bild: T. Rütti

Geschäftsführer Peter Lohr: Die Heizzentrale GEOVOL versorgt bereits einen Grossteil von Unterföhring mit Fernwärme aus Tiefer Geothermie. ©Bild: T. Rütti

Blick ins Heizkraftwerk der Erdwärme Grünwald GmbH. Die grünen Pumpen leiten das Thermalwasser zu den Wärmetauschern, wo dem heissen Wasser die Wärme entzogen wird. ©Bild: T. Rütti

Einen Überblick über Deutschlands Erdwärme-Nutzung gab Sabine Schwendemann, Kommunikationsverantwortliche des Forschungsprojekts TIGER. ©Bild: T. Rütti

Kaskadennutzung der Geothermie. Grafik: Tiger

Deutschland: Die Bayernmetropole setzt (auch) auf Geothermie

(TR) 20 tiefengeothermische Anlagen sind in Bayern bereits in Betrieb. Im Norddeutschen Becken, im Oberrheingraben und ganz besonders im bayerischen Molassebecken werden weitere Geothermie-Projekte geplant. Die Stadtwerke München SWM wollen bis 2040 100% ihrer Fernwärme aus erneuerbaren Energien gewinnen, eine wichtige Rolle spielt dabei die Geothermie.


Viel über Geothermie sowie die entsprechenden Vorhaben und Pläne in Münchens Umland war am 22. Oktober 2014 auf einer Pressefahrt zu erfahren. In Bayern wird, stärker als anderswo in Deutschland, auf heisses Wasser aus der Tiefe zur CO2-freien Strom- und Wärmeerzeugung gesetzt. 20 tiefengeothermische Anlagen sind hier in Betrieb, die meisten davon im Grossraum München. Diese Tiefe-Geothermie-Anlagen nutzen das natürlich vorkommende, etwa 40 bis 140 Grad Celsius warme Thermalwasser in einem geschlossenen Kreislaufsystem. Bis 2025 wollen die Stadtwerke München SWM so viel Ökostrom in verschiedenartigen eigenen Anlagen produzieren wie ganz München verbraucht. Das sind rund 7.5 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr. München dürfte weltweit die erste Millionenstadt mit einer solch ambitiösen Vorgabe sein. Bis zu diesem Zeitpunkt stellen die SWM ein Budget von 9 Milliarden Euro bereit. In der SWM-Strategie spielt neben Wasser, Sonne, Biomasse und Windkraft eben auch die Geothermie eine Rolle. «Bis 2040 soll München die erste deutsche Grossstadt sein, in der Fernwärme zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen wird! Um diese Vision zu realisieren, setzen wir nicht zuletzt auf die weitere Erschliessung der Erdwärme», zitieren wir Dr. Christian Pletl von den Stadtwerken München anlässlich der Pressefahrt vom 22. Oktober 2014  rund um die Bayernmetropole.

1:1-Anschauungsunterricht vor Ort
Die Heizzentrale Geovol Unterföhring GmbH in Unterföhring versorgt heute schon einen Grossteil des Gemeindegebietes mit Fernwärme aus Tiefer Geothermie, darunter auch Versicherungen und die diversen hier ansässigen Medienunternehmen. Geschäftsführer Peter Lohr präsentierte den Medienvertretern die Anlage und den Stand der laufenden Ausbauarbeiten. Die Erdwärme Grünwald GmbH bildet mit der Geothermie Unterhaching Produktions-GmbH & Co. KG den ersten Wärme-Ringverbund zweier deutscher Geothermie-Anlagen (siehe auch ee-news.ch vom 26.10.10 >>). Die Geschäftsführer Andreas Lederle (Grünwald) und Wolfgang Geisinger (Unterhaching) stellten nebst ihren Anlagen auch den Ringverbund vor. 1:1-Anschauungsunterricht bot ebenfalls die Besichtigung der Geothermie-Anlage Oberhaching-Laufzorn. Zusätzlich zur geothermischen Heizzentrale entsteht hier derzeit eine Stromanlage. Sie soll bis 2015 offiziell ans Netz.

Seit 1992 in Betrieb - ein Blick zurück
Das erste Heizwerk Bayerns nahm 1992 in Straubing seinen Betrieb auf. 2001 wurde die erste grenzübergreifende geothermische Fernwärmeanlage zwischen der bayerischen Gemeinde Simbach und der oberösterreichischen Ortschaft Braunau realisiert. Sieben Jahre darauf, 2009, begann in Unterhaching das erste Heizkraftwerk des Bundeslandes Strom und Wärme zu erzeugen. Im selben Jahr fiel der Startschuss für die Fernwärme-Lieferung in Unterföhring. Und im August 2014 schliesslich verdoppelte mit dieser Anlage erstmals ein Geothermie-Projekt seine Leistung. Gleichzeitig stellt Unterföhring erstmals in Deutschland auch Fernkälte für ihre Kunden bereit. Die Geothermie-Anlage in Grünwald liefert seit 2011 Wärme. 2013 gründete die Gemeinde gemeinsam mit Unterhaching den ersten geothermischen Wärmeverbund Deutschlands. Ende 2014 wird in Grünwald umweltfreundlicher Strom und Wärme produziert.

Einspeisevergütung für Geothermie-Strom 25.2 Cent

Das seit 2000 bestehende Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) regelt in Deutschland auch die Förderung von Strom aus Tiefer Geothermie. Nach der jüngsten EEG-Reform im August 2014 beträgt die Einspeisevergütung für Geothermie-Strom 25.2 Cent pro Kilowattstunde. Gleichzeitig nimmt das neue EEG auf lange Planungs- und Projektlaufzeiten mehr Rücksicht als zuvor, indem es Einspeisevergütungen bis 2021 gewährleistet. Das heisst, Projekte, die bis 2021 realisiert werden, erhalten weiterhin die auf 20 Jahre festgelegte Vergütung. In Deutschland lohnt sich tiefengeothermische Wärmeerzeugung offenbar ab einer Tiefe von rund 800 Metern und Temperaturen von circa 35 Grad Celsius. Wirtschaftlich interessant wird die geothermiegestützte Stromproduktion ab circa 100 Grad Celsius heissem Wasser. Tiefe-Geothermie-Projekte zur Stromerzeugung sind in Deutschland in einer Tiefe zwischen 2500 und 5600 Metern angesiedelt. Die Errichtung einer geothermischen Anlage unterliegt dem Bundesbergrecht und dem Wasserrecht.

Erhebliche Kostensenkungspotenziale

Weil Geothermie oder Tiefe Erdwärme sowohl Strom als auch Wärme rund um die Uhr und wetterunabhängig liefern kann, wird sie für die Versorgungsstabilität zur unverzichtbaren Ergänzung von Wind und Sonne. In Deutschland hat die Erschliessung von tiefer Erdwärme erst vor wenigen Jahren Marktreife erreicht. 27 Strom- oder Fernwärme-Anlagen, vielfach von Stadtwerken betrieben, sind heute deutschlandweit am Netz, wie gesagt, allein deren 20 in Bayern. Die Branche braucht aber einen noch wesentlich stärkeren politischen Rückhalt und beklagt insbesondere lange Genehmigungsverfahren und gesetzliche Ungleichbehandlungen. Sie wünscht sich, dass Planungszeiten kürzer werden und Zulieferer ihre Komponenten speziell auch auf die Anforderungen von Thermalwasser ausrichten. Auch damit soll der Bau von Geothermie-Anlagen preiswerter werden. Die junge Geothermie-Technologie birgt noch erhebliche Kostensenkungspotenziale.

Deutschlands Tiefe Geothermie auf einen Blick

  • Heizwerke am Netz: 27 (Stand 9/2014)
  • Thermische Gesamtleistung: 250 Megawatt (9/2014)
  • Anteil an der Wärmeversorgung: 850 Gigawattstunden jährlich (2/2014) oder 0.06 Prozent am Endverbrauch Wärme
  • Kraftwerke am Netz: 7 (9/2014)
  • Elektrische Gesamtleistung: 32 Megawatt (9/2014)
  • Anteil an der Strombereitstellung: 40 Gigawattstunden jährlich (2/2014)
  • oder 0.007 Prozent am Bruttostromverbrauch
  • Arbeitsplätze Geothermie: 17‘300, davon 1500 in tiefer Geothermie (5/2014)
  • Kohlendioxid-Einsparung: 217‘160 Tonnen CO2 im Jahr (9/2014)
  • Investitionen in neue oberflächennahe und Tiefe-Geothermie-Anlagen: 1.02 Milliarden Euro (2013).

Arten der Erdwärme-Nutzung in Deutschland
99 Prozent der Masse unseres Planeten sind heisser als 1‘000 Grad Celsius. Pro 100 Metern Tiefe nimmt die Gesteinstemperatur um etwa 3 Grad Celsius zu. Die Energie stammt aus der Entstehungszeit der Erde vor fünf Milliarden Jahren. Dieser Wärmestrom aus dem Erdinneren wird ergänzt durch die Wärme, die beim natürlichen Zerfall radioaktiver Elemente wie Kalium oder Uran entsteht. Die Erdwärmenutzung oder Geothermie zur Wärme-, Kälte- und Stromerzeugung wird in oberflächennahe und tiefe Geothermie unterteilt. Bis 400 Meter Tiefe ist die Rede von oberflächennaher Geothermie, wie sie beispielsweise für Einfamilienhäuser eingesetzt wird. Ab 400 Metern spricht man von tiefer Geothermie. Sie umfasst grundsätzlich drei Arten der Erdwärmenutzung: Hydrothermale Geothermie, tiefe Erdwärmesonden und Petrothermale Geothermie. Die meisten Anlagen in Deutschland sind hydrothermaler Natur. Darüber hinaus werden vereinzelt auch Tiefe Erdwärmesonden eingesetzt. Petrothermale Vorhaben befinden sich in Deutschland noch im Forschungsstadium. 

  • Hydrothermale Geothermie verwendet Thermalwasser aus wasserführenden Schichten. Das Thermalwasser wird über eine Bohrung gefördert (Förderbohrung), zur Stromgewinnung und für Fernwärmezwecke eingesetzt und wieder über die Injektionsbohrung in die wasserführenden Schichten zurückgebracht.
  • Tiefe Erdwärmesonden nutzen Erdwärme über eine komplett verrohrte Bohrung, z.B. bestehend aus Koaxialsonden. In der Sonde zirkuliert ein Wärmeträgermedium (Wasser oder Wasser mit Frostschutzmitteln) mit langsamer Geschwindigkeit. Dabei nimmt die Flüssigkeit die Temperatur des umgebenden Gebirges auf. An der Erdoberfläche wird die erwärmte Flüssigkeit meist in Heiz- und Klimaanlagen in Gebäuden verwendet.
  • Petrothermale Geothermie wird eingesetzt, wenn Tiefengestein wenig oder kaum wasserdurchlässig ist. Die im Gestein gespeicherte Wärme heizt kaltes Wasser auf, das von der Erdoberfläche stammt. Das so aufgeheizte Wasser wird, wie bei der Hydrothermalen Geothermie, an der Oberfläche über Wärmetauscher genutzt und anschliessend über eine zweite Bohrung in den Untergrund zurückgeführt.

Zusammenspiel von Hydrologie, Geologie und Maschinenbau
Eine energetische Nutzung der tiefen Erdwärme beruht auf dem Zusammenspiel von Hydrologie, Geologie und Maschinenbau. Insbesondere, um den Wasserfluss im Gestein zu verbessern, gelangen verschiedene Stimulationsverfahren zum Einsatz. So wird in kalkhaltigem Gestein gesäuert – ein Verfahren, das auch bei Grundwasserbrunnen angewandt wird. Eine weitere Methode ist die hydraulische Stimulation. Dabei wird Wasser in der Bohrung unter Druck gesetzt. Es drängt in die vorhandenen Risse und weitet diese Millimeter um Millimeter aus. Angewandt werden beide Techniken, mit Fracking der Schiefergasgewinnung – hydraulic Fracturing – haben sie dem Vernehmen nach nichts zu tun. Nicht verschwiegen wurde, dass die Bohrungen gelegentlich auch als Misserfolg enden – Lehrgeld, das also nicht nur in St. Gallen bezahlt werden musste. So aktuell auch in Deutschland in Geretsried oder Mauerstetten; in beiden Fällen stiess man auf zu geringe Mengen an heissem Wasser. Zu trockene oder zu kalte Geothermie-Bohrungen finden allerdings weitere Verwendungsmöglichkeiten: Ist das Wasser beispielsweise für eine wirtschaftliche Stromerzeugung nicht heiss genug, kann zumindest über weitere Verwendungsmöglichkeiten nachgedacht werden, etwa zum Betrieb eines Thermalbads oder zur Beheizung eines Gärtnereibetriebs.

Offenlegung der bekannten und unbekannten Risiken

Tiger heisst das vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Verbundprojekt «Tiefe Geothermie: Akzeptanz und Kommunikation einer innovativen Technologie». In diesem Forschungsvorhaben gehen Ingenieure, Geo-, Geistes- und Sozialwissenschaftler mit Betreibern von tiefen Geothermieanlagen in Bayern und am Oberrhein der Frage nach, wie Bürger, Behörden und Unternehmen besser miteinander kommunizieren können. Durch Kommunikationsmassnahmen und über die Medien soll Transparenz geschaffen werden. Dies, um das Wissen über Geothermie generell zu erhöhen und allfällig vorhandene Vorbehalte abzubauen. Slogan: «Tiefe Geothermie – grün, lokal, wirtschaftlich». Doch auch dies gehört zur offenen Kommunikation: Das Offenlegen der bekannten und unbekannten Risiken. Partner im Forschungsvorhaben ist die gec-co GmbH; dieses Augsburger Ingenieurbüro plant und konstruiert Kraftwerke für Geothermie-Anlagen und ist zudem in der Bohrtechnik aktiv. Thorsten Weimann, Geschäftsführer der Global Engineering & Consulting-Company GmbH, ist gleichzeitig auch Geschäftsführer von Wirtschaftsforum Geothermie e.V. Nicht wenige der im vorliegenden Bericht erwähnten Erkenntnisse stammen von ihm sowie  von Deutschlands Geothermie-Pionier Erwin Knapek. Auf der Pressefahrt war Verlass auf die Koordination der Tiger-Kommunikationsverantwortlichen Sabine Schwendemann.  

©Text: Toni Rütti, Redaktor ee-news.ch

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