Machbarkeitsstudie zur Nutzung mitteltiefer Geothermie im Badepark Berenbostel Kurzpräsentation in Garbsen am 14.01.2015

Machbarkeitsstudie zur Nutzung von mitteltiefer Geothermie im Badepark Berenbostel

Dipl.-Ing. Björn OldorfDipl.-Ing. Jens-Uwe KühlM.Sc. Geow. Jan Kuhlmann

Machbarkeitsstudie zur Nutzung von mitteltiefer Geothermie im Badepark Berenbostel

Dipl.-Ing. Björn OldorfDipl.-Ing. Jens-Uwe KühlM.Sc. Geow. Jan Kuhlmann

Machbarkeitsstudie zur Nutzung mitteltiefer Geothermie im Badepark Berenbostel Kurzpräsentation in Garbsen am 14.01.2015

H.S.W. IngenieurbüroGesellschaft für Energie und Umwelt mbH

www.hsw-rostock.de

Gründung: 1991 in der Hansestadt Rostock

Schwerpunkte: Grundwasser, Altlasten, Geotechnik

...seit 1995 erste Projekte Geothermie

...heute: u.a. Planungen für Geothermie, Solarparks, Energiekonzepte

...seit 2005 Spezialleistung Geothermal Response Test und FEM-Simulationen

Kunden: nationale und internationale Investoren, Projektgesellschaften,private und öffentliche Auftraggeber

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Was ist Geothermie/Erdwärme?

Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche.

Herkunft der Erdwärme1. Atmosphärische Einflüsse (Sonne etc.)2. Erdinneres (Gravitationsenergie/Ursprungswärme/

Zerfall radioaktiver Isotope)

Definitionen

Was ist mitteltiefe Geothermie?

Die thermische Nutzung des Untergrundes im Teufenbereich von ca. 400 bis 1.000 m.

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Temperaturniveaus in Garbsen/Berenbostel

Quelle: GeotISMittlere Untergrundtemperatur bis 800 m: 25…30 °C

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Warum mitteltiefe Geothermie?

Vorteile:

- geringer Platzbedarf

- hohe Entzugsarbeit pro Meter

- grundlastfähig

- effizient, hohe Leistungszahlen

- Nutzung bewährter Bohrtechnik

- genehmigungsrechtlich relativunbedenklich (geschlossene Systeme)

- Bohrungen finanziell gefördertab 400 m Tiefe

Nachteile, verglichen mit oberflächennaher Geothermie:

- technisch aufwendiger

- größeres Bohrrisiko

- höhere Bohrmeterpreise

- Kühlbetrieb i.d.R. nicht möglich

Erfolgreich realisiert in:

- Heubach (Hessen) 770 m

- Nienburg (NRW) 400 m

- Osnabrück (NI) 360 m

- Landau (RP) 800 m

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Beispiele Erdwärmesonden, Bohrung und Ausbau

Quelle: REHAU

Quelle: GWE

Quelle: Celler BB

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Voraussetzungen am Standort

Teufe [m] Petrografie Stratigrafie

00 - 25 Geschiebemergel Pleistozän, Quartär

25 - 40 Fein- bis Mittelsand Pleistozän, Quartär

40 - 265 Ton, Tonmergel, Tonstein

Apt/Barrêmium,Unterkreide

265 - 382

Übergang von Sandstein in

Mergelstein und Tonstein

Berriasium, Unterkreide

382 - 412 Tonstein Tithonium, Oberjura

412 - 531Mergelstein,

Übergang zum Liegenden in Tonstein

Tithonium, Oberjura

531 - 592 Dolomit, Kalkstein, Tonstein

Kimmeridgium, Oberjura

592 - 640 Mergelstein, Tonstein Callovium, mittlerer Jura

640 - 774

Wechsellagerung von Tonstein,

Kalksandstein und Sandstein

Bathonium, mittlerer Jura

774 - >800 Tonstein Bajocium, mittlerer Jura

Quelle: LBEG

Quelle: Umweltkarten Niedersachsen

Beurteilungsgrundlage Geologie:

- Explorationsbohrung bis 821 m

- Erdwärmebohrungen bis 150 m

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EWS Vorzugsvariante (vorläufig)

Koaxial-Sonde nach Muster „Heubach“:- Tiefe ca. 800 m- Außenrohr: Stahl, ca. 180 mm Durchmesser- Innenrohr: GFK, ca. 90 mm Durchmesser- Bohrloch: teleskopiert mit abnehmendemBohrdurchmesser, verrohrt, zementiert

Quelle: HLUG

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Vorhabensstandort und Platzbedarf der Bohrungen

ca. 50 x 35 m

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Ergebnisse der numerischen Simulation

Temperaturausbreitung voraussichtlich auf Grundstücksfläche beschränktAbstand der zweiten Sonde sollte ca. 80-90 m betragen

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Wärmebedarf und dessen prognostizierte Abdeckung

Gebäudeseitiger Bedarf (derzeitige Versorgung über Fernwärme):Jahresabnahme Wärme: ca. 2.000 MWh/aAnschlussleistung: ca. 650 kW

Ergebnis der Potentialberechnungen für zwei EWS à 800 m(im Grundlastbetrieb bei 8.760 Vollbenutzungsstunden)

elektrische Wärmepumpe: Dauerleistung 70 kWWärme ca. 600 MWh/a(ca. 30 % des Bedarfs)

gasbetriebene Wärmepumpe: Dauerleistung 190 kWWärme ca. 1.500 MWh/a(ca. 75 % des Bedarfs)

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Investitionskosten

Variante 1 Variante 2(strombetriebene WP) (Gas-Absorptions-WP)

Kurzbeschreibung Kosten [€] Kosten [€]

Bohrungen zwei Bohrungen a 800 m, Horizontalanbindung 1.120.000 1.120.000

Erdwärmesonden zwei Sonden, 220.000 220.000

Wärmepumpen für 70 kW (V1) bzw. 190 kW (V2) Heizleistung 30.000 100.000

Installationskosten Haustechnik Installationen in der WP-Zentrale, MSR-Technik 20.000 25.000

Erschließungskosten Gasversorgung und Rauchabführung - 20.000

Abzug KfW Bohrkostenzuschuss + Anlagenförderung

ab 400 m 375 €/m, 200 €/kW -164.000 -188.000

Ingenieur- und Planungskosten Geothermie Planung, Baubegleitung 70.000 70.000

Summe Geothermie 1.296.000 1.367.000

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Statische Amortisation

Bezugspreise für Primärenergie:• Strom: 16,0 ct/kWh,• Erdgas: 6,0 ct/kWh,• Fernwärme: - 9,9 ct/kWh bei Abnahme von ca. 2.000 MWh/a

- 11,0 ct/kWh bei Abnahme von ca. 1.400 MWh/a- 13,0 ct/kWh bei Abnahme von ca. 500 MWh/a.

Variante 1 (Strom-WP)

Variante 2(Gas-WP)

Aktuell(Fernwärme)

Stromverbrauch [MWh/a] 120 0 0

Gasverbrauch [MWh/a] 0 1.000 0

Fernwärmeverbrauch [MWh/a] 1.400 500 2.000

Summe Verbrauchskosten [€/a] 173.200 125.000 198.000

Wartungskosten [€/a] 500 7.500 0

Einsparung Leistungspreis

Fernwärmeanschluss [€/a], 37 €/kW

2.600 7.000 0

Summe Betriebskosten [€/a] 171.100 125.500 198.000

Betriebskosteneinsparung [€/a] 26.900 72.500 0

Investitionskosten [€] 1.296.000 1.367.000 0

Amortisationszeitraum statisch [a] 48,2 18,9 -

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Dynamische Wirtschaftlichkeitsbetrachtung3 % Preissteigerung pro Jahr, 3,6 % Zins

Wirtschaftlichkeit Strom-WP: 25. BJ (Gesamtkostenbetrachtung)Wirtschaftlichkeit Gas-WP: 8. BJ (dito)

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

0 5 10 15 20 25

Kost

en [€

]

Jahr

Kostenvergleich Geothermie mit Fernwärmeversorgung

GK Geothermie Strom-WP

vK Geothermie Strom-WP

GK Geothermie Gas-WP

vK Geothermie Gas-WP

GK Fernwärme

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