Vortrag geothermie vhs_bm

GeothermieGeothermiebohrung in Pullach

VHS OLM Referent Bernd Michaelis Wacholderweg 30 in 85551 Kirchheim

Herzlich willkommen zum Vortrag über Geothermiein der Volkshochschule vhs olmam Donnerstag den 25. Oktober 2007ab 19.00 Uhr bis ca. 20.45 Uhrin Aschheim Tannenstr. 17

GeothermieErneuerbare Energie Ziele

Die Bundesregierung hat das Ziel, das bis zum Jahr 2050etwa 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 2008bis 2012 um 5% gegenüber 1990 zu reduzieren.

Regenerative Energie kann einen wesentlichen Anteilleisten um dieses Ziel zu erreichen.

Im Jahr 2004 hatten erneuerbare Energien in Deutschlandeinen Anteil am Energieverbrauch von 9,3 % beim Stromund 4,2 % bei der Wärme.Gesamtendenergieverbrauch lag 2004 in Deutschland bei 2.600 TWh.Wärme gesamt lag bei 1.516,6 TWhLaut Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHST) wurden im Jahr 2006ca. 3,6 Millionen t mehr Kohlendioxid gegenüber 2005 ausgestoßen.

VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Umwelt Bundesamt

GeothermieErneuerbare 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%


GeothermieErneuerbare Energie Verfügbarkeit weltweit

Die Natur bietet eine Vielfalt an frei verfügbaren Möglichkeitenzur Energieerzeugung. Die Menge an Energie, die mit heutigerTechnik 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 dieVersorgungssicherheit. EE Gruppe a, ohne Verbrennung vermeidet,dass klimarelevante Gase frei gesetzt werden.

VHS OLM Referent Bernd Michaelis

GeothermieErneuerbare Energie Bayern

Bayern hat bundesweit einen Spitzenplatz bei dererneuerbaren Stromerzeugung.-Wasserkraft 82,3%-Wind 1,8%-Biomasse 11,5%-Photovoltaik 4,4%

Stromerzeugung in Bayern:-Kernenergie 67,8%-Wasserkraft 14,8%-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-Kopplungwurde in den letzten Jahren ausgebaut. Die Stromerzeugung aus Kohlenimmt dagegen kontinuierlich ab.

Informationsquelle: VBEW Verband der Bayerischen Elektrizitätswirtschaft

Stromerzeugung in Bayern

Kernenergie 67,8%Wasserkraft 14,8%Steinkohle u.S. 6,6%Erdgas 9,5%Öl 1,3%


GeothermieWasserkraft

Die Wasserkraftnutzung verfügt in Deutschland nur übergeringe Ausbaupotenziale.In Deutschland wurde im Jahr 2004 mit der installierten Wasserkraftwerksleistung von 4.660 MWdie Stromerzeugung von ca. 21 TWh erreicht.


GeothermieWindenergie

Windenergieanlagen waren im Jahr 2004 in Deutschlandmit 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.


GeothermiePhotovoltaik

Ende 2004 waren Anlagen mit 708 MW in Deutschland Installiert, die 0,5 TWhStrom erzeugten.Photovoltaik ist von Strahlungsangebot und von der verfügbaren Fläche abhängig. Etwa 700 km² Fläche ist verfügbar. Stromerzeugungspotenzial ist ca. 105 TWhpro 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€, dieseSolaranlage benötigt eine Dachfläche mit ca. 6m².www.solarfoerderung.de


GeothermieSolarthermie

Ende 2004 waren ca. 6,2 Millionen m² KollektorflächeIn 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.


GeothermieGeothermie Potenzial

VHS OLM Referent Bernd Michaelis Informationsquelle: Greenpeace

Das technische Potenzial geothermischeStromerzeugung wird auf 300 TWhgeschätzt. Bei Stromverbrauch von 527,7 TWh im Jahr 2004 bedeutet das einenAnteil vonfast 57%. Das technische Potenzial an thermischer Energie beträgt etwa 450 TWh/Jahr. Bei Wärmepumpeneinsatz ist das Potenzial bei etwa 750 TWh/Jahr.

GeothermieGeothermie Grundlagen

Die Erdkruste enthält geothermische Energie als gespeicherte Wärme.In Mitteleuropa liegt vielerorts die Temperaturzunahme bei mehr als 30°Cje 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 Meternfür das Heizen und Kühlen sowie die Warmwasserbereitung mit Hilfeeiner 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 Tiefevon 2,5 km erwartet.


GeothermieGeothermie Thermalwasser Förderung

Das Hydrothermal-Verfahren fördert Wasseraus tiefen Erdschichten über Bohrungenan die Oberfläche.Die Wärme wird über Wärmetauscher an einHeizsystem oder Wärmenetz übertragen.Über eine Reinjektionsbohrung gelangt dasWasser in die Tiefe zurück.Bei geringen Fördermengen könnenFörderung und Injektion des Thermalwassersüber eine Bohrung erfolgen.Geeignete, leistungsfähige Bohranlagen ermöglichen die Förderung der Erdwärmeaus großen Tiefen.

In Aschheim sind zwei Bohrungen in größerem Abstand mit etwa 2-3 km geplant.


GeothermieGeothermie Anlage Riem

Geothermie SWM in Riem erreicht 92 °C Vorlauftemperaturmit Fördermenge ca. 230 m³/h undThermische Leistung ca 9 MW.Abstand der Bohrungen ca. 15m

Heizzentrale der STW mit 3 Gaskesseln je 10 MWthfür Spitzenlast und Redundanz. Versorgt werdenbis 16 000 Einwohner in Riem.


GeothermieGeothermie Nahwärmenetz


Niedertemperaturnetz60/35°C

Niedertemperaturnetz60/35°C

GeothermieGeothermie Verbraucher


Prognostizierte JahresdauerlinieWärme für Seniorenheim

Collegium 2000

Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.


250 kW

500 kW

750 kW

1000 kW

Typische Jahresdauerlinie Wärmefür Wohnblöcke


250 kW

500 kW

750 kW

1000 kW

Typische Jahresdauerlinie Wärmefür eine Schule, Gymnasium mit

Berücksichtigung der Ferienzeiten


250 kW

500 kW

750 kW

1000 kWTypische Jahresdauerlinie Wärme

für ein Schwimmbad, Industrie

Typische Jahresdauerlinien Wärmefür unterschiedliche Gebäudearten

Bernd MichaelisWacholderweg 3085551 Kirchheim26.1.2006

50 kW

100 kW

150 kW

200 kW

An das Nahwärmenetz werdenKunden mit unterschiedlicherNutzung angeschlossen.Günstig für die Auslastung sind Teilnehmer mit Sommerwärmebedarfwie Industrie, Schwimmbad etc.Bei neuer Wohnbebauung sollteNiedertemperaturheizung geplant werden. Damit ist Kaskadenschaltungbei der Wärmenutzung möglich.Durch niedere Rücklauftemperatur undgroße Temperaturspreizung istgrößere, doppelte Leistungsentnahmeaus Geothermie möglich. Die Wirtschaftlichkeit und Auslastungder Geothermie kann damit erheblichverbessert werden. Dadurch weniger Zusatzheizung, weniger oder besser keine Biomasseverbrennung.

GeothermieGeothermie Auslastung


250 kW

500 kW

750 kW

1000 kW

1250 kW

1500 kW

1750 kW

2000 kW

2250 kW

2500 kW

2750 kW

3000 kW

PrognostizierteJahresdauerlinie (grün) fürkleine, bessere Ortsmittemit 90.000 qmGeschossfläche. Für dieMonate Mai bis Augustkann Geothermiewärmean andere Verbraucher inKirchheim geliefertwerden.Es ist ca. 75% desEnergiebedarfs derbesseren Ortsmitte mitGeothermie darstellbar.

PrognostizierteJahresdauerlinie(rot) NeueOrtsmitte mit 200.000qmGeschossfläche

Wärmeangebot ca. 2 MWanteilig aus GeothermieAschheim

Zur kontinuierlichen Auslastung der Geothermie werden Verbraucher besonders zurAbnahme der Wärme in der Sommerzeit gesucht.Für künftige Gewerbeansiedlungen sollten bevorzugt derartige Nutzer akquiriert werden.Gärtnerei, Treibhaus, Freibad, Wellness, Industrie könnten eine Verbesserung derAuslastung erreichen.

3250 kW

3500 kW

3750 kW

4000 kW

4250 kW

4500 kW

Wärmebedarf über 2 MWmuß aus andererWärmeerzeugung z.B.Gaskessel geliefertwerden.

Aus der Geothermie werden etwa 6 MW Wärme gefördert. Diese Leistung reicht im Winter nicht aus um die drei Gemeinden zu versorgen. Es muss daher mit anderer Energie dazu geheizt werden.

Der Planervorschlag IB Kess lautet:

Grundlast Geothermie 5,4 MWthmit 55.971 MWh und 10.283 VBh

Mittellast Wärmepumpe 9,5 MWthmit 61.909 MWh und 6.450 VBh

Starklast Biomasse 5 MWthmit 8.493 MWh und 1.699 VBh

Spitzenlast Ölkessel 34 MWthmit 5.375 MWh und 158 VBh


GeothermieGeothermie 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).


GeothermieGeothermie 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.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

Staubmg/kWh

CO SO2 NOx HCl

Schadstoffe in mg/kWh nach Gemis

Holz-Stück-HzgHolz-HS-HzgHeizöl-HzgErdgas-Hzg

Staub mg/kWh CO SO2 NOx HCl

Holz-Stück-Hzg 383 19432 202 323 33

Holz-HS-Hzg 265 547 141 546 14

Heizöl-Hzg 26 209 518 238 2

Erdgas-Hzg 9 166 15 234 1


GeothermieBiomasseverbrennung/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 AltholzA2- verleimtes, gestrichenes AltholzA3- halogenorganisches Altholz auch SperrmüllaltholzA4- mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz, wie Bahnschwellen, Leitungsmasten,Hopfenstangen und ähnlich belastetet Altholz.


GeothermieBiomasseverbrennung/Hackschnitzelheizung


Hackschnitzelerzeugung ausNaturholz, Altholz, Sperrmüll.Kritisch sind Fremdstoffanteileund belastetes, behandeltes Holz.

Geothermie


Biomasseverbrennung Taufkirchen

GeothermieKWK-AnlagenWegen 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 Tagesspeicheroder 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 kannGas oder Biogas sein. Mit guten Gasmotoren ist Dauerbetrieb über 25 Jahre möglich.


GeothermieNahwärmeverbund 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 Kaskadenschaltungetwa verdoppelt werden. Wärmeentnahme 10 bis 12 MWth könnte möglich werden.Wichtige Voraussetzung für den Erfolg ist die Ausführung größerer Neubaugebietewie Ortszentrum Kirchheim oder Möbelhaus Lutz Aschheim mit Niedertemperaturheizung.Erreicht werden durch die Kaskadenschaltung nicht nur geringere Emissionensondern auch geringere Investitionskosten.

Geothermie

Ich bedanke mich recht herzlich für dieTeilnahme an diesem VHS-Vortrag

und Ihre Aufmerksamkeit.


Vortrag geothermie vhs_bm

Documents

Transcript of Vortrag geothermie vhs_bm