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Guido Müller: Kosten, Potentiale und Grenzen der Geothermienutzung in Deutschland und Europa
(Hausarbeit zur Vorlesung "Energie- und Bessourcenwirtschaft" im SS1999 bei Prof. Dr. Olav Hohmeyer) Gliederung
1. Einleitung
2. Grundlagen der geothermischen Energiequellen
3. Potentiale und Nutzungsmöglichkeiten einzelner geothermischer Systeme
3.1 Potentialbegriffe
3.2 Oberflächennahe Erdwärmenutzung 3.2.1 Potentiale 3.2.2 Technik 3.2.3 Umwelteffekte 3.2.4 Kosten
3.3 Hydrothermale Erdwärmenutzung 3.3.1 Potentiale 3.3.2 Technik 3.3.3 Umwelteffekte 3.3.4 Kosten
3.4 Nutzung heißer trockener Gesteinsschichten 3.4.1 Potentiale 3.4.2 Technik 3.4.3 Umwelteffekte 3.4.4 Kosten
4. Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
1. Einleitung
Durch die zunehmende Industrialisierung und die damit verbundene verstärkte Nutzung fossiler Energieträger wird unsere Umwelt immer stärker belastet. Die negativen Auswirkungen auf die Natur und die Sensibilisierung der Industriegesellschaften bezüglich möglicher Klimagefahren und nicht absehbarer energiebedingter Umwelteffekte erfordern eine immer stärker werdende Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten der Nutzung regenerativer Energiequellen . Eine solche regenerative Energiequelle stellt die geothermische Energie dar. Im Rahmen dieses Referates werden zunächst die Grundlagen der Nutzung von Erdwärme dargestellt und ein Überblick über die heute üblichen Systeme der Geothermienutzung gegeben. Hauptschwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist die Darstellung der theoretischen, technischen und wirtschaftlichen Potentiale der Geothermienutzung. Da die Potentiale der Geothermie, stärker als andere regenerative Energiequellen von den entsprechenden Lagerstätten abhängig sind, müssen sie auch einzeln dargestellt werden. Die in diesem Referat dargestellten Lagerstätten stellen die heute am häufigsten genutzten dar. Zu ihnen zählt, vor allem, neben der oberflächennahen Erdwärmenutzung und der Nutzung des heißen Gesteins, die hydrothermale Erdwärme. Wegen ihrer großen praktischen Relevanz nimmt sie in der Arbeit eine dominierende Stellung ein. Zu den Lagerstätten werden jeweils die Potentiale, die Technik der Wärmegewinnungssysteme, die aus der Nutzung der Erdwärme möglicherweise entstehenden Umweltbelastungen und die Kosten der Anlagen beschrieben. Die Kosten werden jeweils unter den Gesichtspunkten der Investitions- und der laufenden Betriebskosten, sowie der Wärmegestehungskosten betrachtet. Abschließend wird noch einmal eine Zusammenfassung der in der geothermischen Nutzung angewendeten Systeme gegeben und mögliche Entwicklungsperspektiven aufgezeigt.
2. Grundlagen der geothermischen Energiequellen
Definitionsgemäß versteht man unter geothermischer Energie die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche. Die Temperaturzunahme innerhalb der äußeren Erdkruste beträgt im Mittel ca. 30 K/km. Dies wird als geothermischer Temperaturgradient bezeichnet. Wie die Abbildung 1 verdeutlicht, ist der Temperaturgradient nicht überall auf der Welt gleich. In alten Kontinentalgebieten (z.B. Südafrika) stellt man kleinere Temperaturgradienten fest, als etwa in jungen tektonisch aktiven Krustengebieten (z.B. Larderello in Italien). Mit Hilfe des Temperaturgradienten in der Erdkruste und dem Erdmantel und der Schmelztemperatur für Eisen und Nickel im Erdkern, kann das Temperaturprofil im Erdinneren abgeschätzt werden. So herrschen demnach im obersten Erdmantel ca. 1000°C, im Erdinneren können sogar Temperaturen von 3000°C bis 5000°C angenommen werden . Dieser Wärmeinhalt setzt sich zum einen aus der Gravitations-energie bei Entstehung der Erde und zum anderen - überwiegenden - Teil aus der Energiefreisetzung beim Zerfall radioaktiver Isotrope zusammen. Die Wärmebilanz der Erdoberfläche ist zudem auch noch von der Sonnenstrahlung geprägt. Das Verhältnis zwischen dem Anteil des Erdwärmestroms und dem Anteil der Sonnenenergie in den oberen Schichten der Erdkruste zeigt die Abbildung 2. Aufgrund der unterschiedlichen Tiefe der Lagerstätten und des damit verbundenen unterschiedlichen Wärmeangebots, werden die Lagerstätten folgendermaßen unterteilt: ? Oberflächennahe Erdwärmenutzung (10 - 20 m), ? Hydrothermale Erdwärmenutzung (1000 - 3000 m), ? Heiße, trockene Gesteinsschichten (> 3000 m). In der Literatur ist diese Einteilung der Lagerstätten vorherrschend. Gelegentlich werden aber auch weitere Unterteilungen der einzelnen Lagerstättentypen vorgenommen die in dieser Arbeit jedoch nicht weiter behandelt werden. Im folgenden soll kurz auf die Lagerstätten und die dazugehörigen Energiesysteme mit den entsprechenden Ressourcen eingegangen werden.
3. Potentiale und Nutzungsmöglichkeiten einzelner geothermischer Systeme
In diesem Kapitel werden anhand der unterschiedlichen Lagerstättentypen verschiedene geothermische Systeme vorgestellt. Die Potentiale der Geothermienutzung können nicht losgelöst von den einzelnen Lagerstätten betrachtet werden. Somit wird zu jedem geothermischen System eine getrennte Betrachtung der Potentiale notwendig. Die Kosten der geothermischen Systeme werden im Kapitel 4 noch einmal gesondert gegenübergestellt.
3.1 Potentialbegriffe
Die Potentiale einer Energiebereitstellung aus regenerativen Energien sind eines der wesentlichen Kriterien einer energiewirtschaftlichen Bewertung. Grundsätzlich kommt der Begriff Potential in folgenden Varianten vor: - Theoretisches Potential, - Technisches Potential, - Wirtschaftliches Potential und - Erschließbares Potential. Theoretisches Potential einer regenerativen Energie beschreibt "das innerhalb einer gegebenen Region zu einer bestimmten Zeit bzw. innerhalb eines bestimmten Zeitraumes theoretisch physikalisch nutzbare Energieangebot" . Das theoretische Potential wird demnach nur durch physikalische Nutzungsgrenzen eingeschränkt. Es ist der am weitesten gefaßte Potentialbegriff. Der Anteil des theoretischen Potentials der "unter Berücksichtigung der gegebenen technischen Restriktionen nutzbar" , ist beschreibt das technische Potential. Gelegentlich wird in der Literatur darauf hingewiesen, daß unter diesem Begriff auch strukturelle und ökologische Restriktionen subsumiert werden, da sie ebenso "unüberwindbar" sind wie technische Restriktionen. Unter wirtschaftlichem Potential versteht man das Potential regenerativer Energien, das wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden kann. Das Erschließungspotential beschreibt hingegen den zu erwartenden tatsächlichen Beitrag der regenerativen Energiequelle zur Energieversorgung . Der Begriff des Erschließungspotentials ist meist noch geringer als das wirtschaftliche Potential, da das wirtschaftliche Potential oft nicht sofort, sondern erst innerhalb eines längeren Zeitraums erschließbar ist. Im weiteren Verlaufe dieser Arbeit werden die Potentialbegriffe in dieser hier definierten Form verwendet.
3.2 Oberflächennahe Erdwärmenutzung
3.2.1 Potentiale
Der Bereich der oberflächennahen Erdschichten umfaßt etwa Tiefen von 10 - 20 Meter . Das sehr niedrige Temperaturniveau dieser Schichten wird maßgeblich durch die solare Einstrahlung der Sonne, durch die Abstrahlung, die Niederschläge, das Grundwasser und durch die Wärmeleitung im Boden bestimmt. Die Bodentemperatur ist in den oberflächennahen Erdschichten starken jahreszeitlichen Unterschieden unterworfen. An der direkten Erdoberfläche können in Deutschland Temperaturschwankungen von 0°C bis 18°C auftreten. Für die Abschätzung des theoretischen Potentials kann von der Gesamtfläche Deutschlands ausgegangen werden. Mit dem aus dem oberflächennahen gewinnbaren Energieaufkommen von rund 360 MJ/(m² a) kann dann das theoretische Energiebereitstellungspotential mit 130 EJ/a für Deutschland fixiert werden . Zur Bestimmung des daraus resultierenden technischen Potentials müssen aber noch mehrere Umstände berücksichtigt werden. Zunächst ist festzustellen, daß Flächen, die große Entfernungen zu den Verbrauchern aufweisen, nicht genutzt werden können. Damit sind für die oberflächennahe Geothermienutzung nur die den Gebäuden unmittelbar zugeordneten Flächen nutzbar. Das entspricht ca. 6,2% der Fläche Deutschlands. Berücksichtigt man weiterhin, daß in Gebieten mit sehr hoher Bebauungsdichte (Innenstadtbereich), Grundwasserschutzgebieten und Gebieten die aufgrund ihrer geringen Siedlungsdichte nicht lückenlos erschlossen werden können, die Nutzung oberflächennaher Erdwärme stark eingeschränkt ist, reduziert sich diese Fläche noch einmal um 60%. Daraus ergibt sich ein technisches Potential der aus dem flachen Untergrund in Deutschland gewinnbaren Wärme von 960 PJ/a. Bezogen auf den Endergieverbrauch in Deutschland im Jahre 1993 entspricht das einem Anteil zwischen 10 und 12%. Derzeit leistet diese Form der Erdwärme in Deutschland nur einen geringen Beitrag an der Niedertemperaturnachfrage. Es werden ca. 14000 bis 22000 erdgekoppelte Wärmepumpen mit einem elektrischen Anschlußwert von 95 bis 145 MW betrieben. Auch europaweit ist die gegenwärtige Nutzung der oberflächennahen Erdwärme verglichen mit dem durchaus erheblichen technischen Potential noch sehr gering.
3.2.2 Technik
Der oberflächennahe Wärmeentzug aus dem Erdreich wird mit Hilfe von Wärmetauschern realisiert. Sie können sowohl vertikal als auch horizontal in die Erdschichten eingebracht werden. Abbildung 3 zeigt mögliche Verlegemuster der Wärmetauscher bei einer Niedertemperaturwärmenutzung. Bei der horizontalen Verlegemethode werden die aus Kunststoff oder Metall hergestellten Rohre in 1 bis 1,5 m Tiefe verlegt. Bei der vertikalen Verlegemethode werden ca. 100 m erreicht. Der Abstand der Rohrleitungen beträgt etwa 0,5 bis 1 m. Das im Wärmetauscher befindliche Medium (in Deutschland hat sich hier eine 30%-ige Mischung von Monoethylenglykol durchgesetzt) nimmt die Erdwärme auf und gibt sie an einem Wärmepumpenverdampfer ab. Aus 1m² Erdreich läßt sich während der Heizperiode 360 MJ Wärme gewinnen. In Europa laufen versuchsweise auch Anlagen, die eine Heizung im Winter und eine Kühlung der Räume im Sommer ermöglichen. Diese sinnvolle Ergänzung hat in den USA durch die bessere wirtschaftliche Ausnutzung schon zu einer breiteren Anwendung geführt.
3.2.3 Umwelteffekte
Diskutiert man die Umweltauswirkungen der oberflächennahen Geothermienutzung, so muß zwischen der Einsparung der fossilen Energieträgern und der damit verbundenen Emissionsminderung auf der einen Seite und der Temperaturerniedrigung im Erdreich und den Umweltfolgen bei Schadensfällen auf der anderen Seite, unterschieden werden. Die resultierenden Energieflüsse vom Primärenergieeinsatz bis zur Nutzenenergiebereitstellung für eine Elektrowärmepumpe, eine Gasmotorwärmepumpe und einen Gas-Brennwertkessel veranschaulicht die Abbildung 4. Unter Annahme eines normalen Mittellastkraftwerks mit einem Nettonutzungsgrad von 39% der Stromerzeugung und abzüglich der Bereitstellung und des Transports der Primärenergieträger ergibt sich für die Elektrowärmepumpe gegenüber einer Wärmebereitstellung eines Brennwertkessels eine relative Energieeinsparung von rund 33%. Bei einer Gasmotorwärmepumpe ist die relative Primärenergieeinsparung mit 38% sogar noch höher. Das ergibt sich vor allem aus der bei diesem Pumpentyp gleichzeitig genutzten Motor- und Rauchgasabwärme. Hinsichtlich der CO2-Emissionen weisen Wärmepumpenanlagen im Vergleich zu Gaskesselanlagen je nach Wärmequelle Minderungen von 30 bis 38% auf. Gegenüber Ölkesselanlagen werden CO2-Emissionsminderungen von ca. 50% erreicht. Zu dem Problem der Umweltauswirkungen durch die geringe Auskühlung des Erdbodens wurden noch keine Untersuchungen durchgeführt. Praktische Erfahrungen in diesem Bereich lassen aber auf keine wesentlichen ökologischen Beeinträchtigungen schließen. Durch den Austritt des im Wärmetauscher befindlichen Kältemediums ist heutzutage keine große Umweltbeeinträchtigung zu befürchten. Die verwendeten Stoffe können durch Organismen im Boden abgebaut werden. In tieferen Erdschichten beschleunigt die Zugabe von Sauerstoff und warmen Wassers diesen Vorgang erheblich. Insgesamt sind die von den erdgekoppelten Wärmepumpen ausgehenden Risiken gering.
3.2.4 Kosten
Bei der genauen Kostenermittlung geothermischer Anlagen muß zwischen fixen und variablen Kosten unterschieden werden. Die fixen Kosten für erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen setzen sich vorwiegend aus den Investitionen für die Anlagenkomponenten sowie deren Montage zusammen. Für die in Deutschland am häufigsten installierte thermische Leistung von 5 kW ergeben sich durchschnittlich Investitionskosten von 20000 DM. Den größten Teil (65%) der Gesamtinvestition nimmt die Errichtung der Wärmequellenanlage ein. Es ist festzuhalten, daß mit größeren installierten Leistungen beachtliche Reduktionen der spezifischen Kosten erzielbar sind. Die variablen Kosten, die maßgeblich durch die Energiekosten bestimmt werden, bewegen sich in einem Bereich zwischen 18 und 25 DM/GJ. Die Wärmepumpenanlagen mit horizontalen Erdwärmetauschern weisen dabei die höchsten variablen Kosten auf. Die auf Basis der variablen Kosten bestimmten Wärmegestehungskosten bei einem Zinssatz von 4%, einer Ausnutzungsdauer von 1800 h/a und einer Lebensdauer von 15 Jahren liegen bei 7 bis 10 Pf/kWh . Wie sich die Änderung von wesentlichen Einflußgrößen auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt zeigt folgende Darstellung. Demnach haben die Abschreibungsdauer und die Investitionen den größten Einfluß auf die Wärmegestehungskosten, wobei die Investitionen von dem jeweiligen Anlagenbetreiber, anders als bei der Abschreibungsdauer, nicht beeinflußbar ist. Geringen Einfluß haben die Energiekosten, die Betriebskosten und der zugrunde gelegte Zinssatz.
3.3 Hydrothermale Erdwärmenutzung
3.3.1 Potentiale
Als hydrothermaler Erdwärmenutzung wird der Gebrauch des technischen Potentials warmer bis heißer (> 40 °C), aus der Erdkruste gewinnbarer oder ausfließender Wässer, für Wärmeversorgungsaufgaben bezeichnet. Obwohl bei der hydrothermalen Energienutzung die Nutzungsdauer der Lagerstätte in der Regel wesentlich kürzer ist als die für die Regeneration erforderliche Zeit - die terrestrische Wärmestromdichte liegt bei 70 mW/m² gegenüber den Leistungsdichten der technische Wärmeentnahme von 200 bis 2500 mW/m² - wird auch sie zu den erneuerbaren Energien gezählt. Nach Betriebszeiten einer erschlossenen Lagerstätte von mehreren Jahrzehnten (50 - 100 Jahre), macht sich an der Förderbohrung durch das ständige Rückführen von ausgekühltem Thermalwasser und dem Entziehen von Wärme aus der Gesteinsmatrix, ein langsames Absinken der Temperatur bemerkbar. Nach Einstellung des Energieentzugs wird sich der "abgebaute" Teil der Lagerstätte jedoch im Verlauf von Jahrhunderten durch den natürlichen Wärmestrom wieder thermisch regenerieren. Die wichtigsten Parameter bei der Bestimmung der Potentiale hydrothermaler Ressourcen sind - die Existenz von Aquiferen mit genügend großer Wasserführung, - das Temperaturniveau, - und die derzeit maximale Tiefe von ca. 3000 Metern. Aquifere sind grundwasserleitende Schichten aus Fest- oder Lockergestein, die mit Wasser gefüllt sind. In Deutschland sind solche Aquifere vor allem im Norddeutschen Becken, im Oberrheingraben und im südlichen Molassebecken (siehe Abbildung 5) zu finden. In diesen Gebieten sind auch gute Temperaturverteilungen in Tiefen von mehr als 3000 m gegeben. Die im folgenden dargestellte Potentiale sind unter folgenden Annahmen getroffen worden: - Die Zirkulationsmenge je Abbaustätte liegt bei rund 75 l/h. - Die beeinflussende Fläche einer Abbaustätte beträgt ca. 3 km². - Die jährliche Mindestbenutzung beträgt 5000 h/a - Daraus folgt eine geothermische Leistung je Abbaustätte von etwa 3,5 MW und einer Leistungsdichte der Wärmeentnahme von 1100 mW/m². Für den Bereich des süddeutschen Molassebeckens liegen die technischen Potentiale bei ca. 88 EJ. Dieser Wert entspricht einer zu installierenden thermischen Gesamtleistung von knapp 100 GW. Bei einer mittleren Heizwerksgröße von 10 MW entspricht das 10.000 Anlagen. Diese Betrachtungsweise berücksichtigt jedoch noch keine nachfrageseitigen Restriktionen und damit auch noch nicht den Faktor einer notwendigen Infrastruktur mit einer entsprechenden Wärmenachfrage. Es müßten die für die Fernwärmeerschließung ausreichende Siedlungsdichte sowie vorhandene Industriebetriebe mit einer hohen Niedertemperaturnachfrage berücksichtigt werden. In der zu diesem Thema veröffentlichten Literatur wird ein tatsächliches Abnahmepotential von etwa 20% unterstellt. Danach läßt sich aus dem technisch angebotenen Potential des süddeutschen Molassebeckens das nutzbare Potential von 18 EJ quantifizieren. Ähnliche Abschätzungen werden beim Oberrheingraben angestellt. Es ergeben sich hier 60 EJ technisches Potential bei einer zu installierenden möglichen Heizleistung von ca. 67 GW und, unter Einbeziehung der Wärmenachfrage, ca. 12 EJ tatsächlich nutzbares Potential. Für den Bereich des großflächigen Norddeutschen Beckens konnten bisher nur Abschätzungen der vorhandenen Energievorräte gemacht werden. Mit einer Größe von 100.000 km² (ca. ein Viertel der deutschen Landesfläche) bietet das Norddeutsche Becken ca. 50 EJ technisches Potential dieser Form der Erdwärmenutzung. In diesem Raum wurden bisher nur für Einzelstandorte mit bestehender Fernwärmenachfrage genauere Untersuchungen durchgeführt. Eine sehr interessante Entdeckung wurde auf der nördlichen Linie Magdeburg - Berlin - Cottbus gemacht. Dort hat man geothermisches Schichtwassser in flächenhafter Verbreitung mit Temperaturen von 40 bis 100 Grad Celsius in Tiefen von 1000 bis 2500 m entdeckt. Eine Nutzung dieser Ressource ist auf Grund der geringen Tiefe und des guten Temperaturniveaus außerordentlich attraktiv. Berücksichtigt man für den gesamten Bereich des Norddeutschen Beckens eine nachgefragte Energie von nur ca. 20%, ergibt sich ein nachgefragtes Potential von etwa 10 EJ. Zur Zeit werden in Deutschland drei Heizwerke unter Nutzung hydrothermaler Ressourcen mit einer Gesamtleitung von 23 MW betrieben. Die modernste Anlage steht in Neustadt-Glewe (Mecklenburg-Vorpommern). Dort werden mit einer Heizleistung von 10 MW über 15000 Haushalte und gewerbliche Kunden versorgt. Europa: In Europa wurden 1990 insgesamt 3656 MW Leistung aus hydrothermaler Energie gewonnen. Spitzenreiter in dieser Statistik sind Island, Ungarn und Italien.
3.3.2 Technik
Den prinzipiellen Aufbau einer Anlage zur Nutzung hydrothermaler Ressourcen zeigt Abbildung 6. Zunächst wird mit einer entsprechenden Bohrtechnologie, vergleichbar mit bekannten Bohrtechnologien der Erdöl-, Erdgas- und Wassergewinnung, eine Förderbohrung in die Lagerstätte eingebracht. Der Enddurchmesser der Bohrung liegt hier bei 200 bis 300 mm. Zwischen der Förderbohrung und der Injektionsbohrung, in der das Thermalwasser wieder in die Aquifere eingebracht wird, liegen 1000 bis 3000 m. Dieser Mindestabstand kann auch durch unterschiedliche Bohrwinkel oder Bohrablenkungen erreicht werden, um den Übertageteil des Thermalwasserkreislaufs so zentral wie möglich zusammenzufassen. Die Förderung des warmen bzw. heißen Wassers wird ausschließlich mit unterhalb des Wasserspiegels installierten Pumpen gewährleistet. Die Wärme wird mit Hilfe von Wärmetauschern in einen Sekundärkreislauf überführt. Um die Materialbeanspruchung zu beschränken, verbleibt das Thermalwasser nur im Primärkreislauf.
3.3.3 Umwelteffekte
Die hydrothermale Erdwärmenutzung führt zu beträchtlichen Einsparungen an Primärenergie. Vergleicht man eine geothermischen Anlage mit ca. 10 MW installierter Leistung mit einer erdgasbetriebenen Anlage gleicher Leistung, reduzieren sich die CO2 und SO2 Emissionen um 90%. Bei ordnungsgemäßem Betrieb dieser Anlage sind keinerlei Umweltbeeinträchtigungen zu befürchten. Auf Grund des Bilanzausgleichs des Dublettenbetriebs sind die geomechanischen Auswirkungen auf die Oberfläche ebenfalls vernachlässigbar klein. Bei einem möglichen Störfall verbunden mit dem Austreten von heißem, jedoch nicht toxischen Tiefenwasser kann es zu Schädigungen der dortigen Flora und Fauna kommen. Auch bei diesem geothermischen Energiegewinnungssystem bleibt festzuhalten, daß die Umeltbelastungen gering sind.
3.3.4 Kosten
Die fixen Kosten für die Gewinnung hydrothermaler Energie setzten sich insbesondere aus dem jährlichen Kapitaldienst für die Anlage sowie aus den Instandsetzungs-, Personal- und sonstigen Fixkosten zusammen. Die variablen Kosten resultieren vorwiegend aus dem Einsatz von Hilfsenergie sowie der Antriebsenergie für den notwendigen Einsatz von Pumpen und Wärmepumpen zur möglichst tiefen Auskühlung des Thermalwassers. Die gesondert betrachteten Investitionen ergeben sich im wesentlichen aus den Aufwendungen für die Bohrung mit den entsprechenden Installationen der Untertageelemente sowie für die technische Ausrüstung, für Grundstücke und für Bauwerke. Den Hauptteil der Investitionen nehmen, mit 50 bis 75%, die Bohrungen ein. Einen Überblick über die Größenordnungen der Investitionskosten einer hydrothermalen Erdwärmenutzung gibt Tabelle 1. Die Tabelle wurde für die Annahmen ermittelt, daß: - der Gradient 3 K/m ist, - die Zirkulation 100 m³/h beträgt und - das Thermalwasser bis auf ein Temperaturniveau von 20 Grad Celsius genutzt werden kann.
Tabelle 1: Investitionen der hydrothermalen Erdwärmenutzung (Quelle: Kaltschmitt, Wiese: Eneuerbare Energien, Seite 384) Tiefe der Lagerstätte in m 1000 1600 2200 2800 3400 4000 Temperatur in °C 38 56 75 93 111 129 Geothermische Leistung in MW 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Bohrung (Doublette) in Mio. DM 4,95 6,68 9,01 12,17 16,42 22,17 Thermalwasserkreislauf in Mio. DM 1,13 1,21 1,29 1,37 1,45 1,53 Wassertechnik in Mio. DM 1,19 1,66 1,71 1,76 1,81 1,86 Gebäude, Grundstücke in Mio. DM 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 Sonstiges in Mio. DM 1,20 1,29 1,49 1,81 2,25 2,85 Summe in Mio. DM 9,22 11,59 14,25 17,86 22,68 29,16 Summe in DM/kW 4600 2900 2400 2200 2300 2400
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, ist bei einem Tiefenbereich von 1000 bis 3000 m mit Bohrkosten von 2 bis 6 Millionen DM pro Bohrung zu rechnen. Nach dieser Darstellung wäre eine Anlage mit 8 MW Leistung und mit einer Lagerstätte in 2800 m tiefe optimal. Danach wird der Trend, mit zunehmender Anlagengröße eine Kostenreduktion zu erreichen, durch die stark steigenden spezifischen Bohrkosten für größere Tiefen wieder umgekehrt. Diese Feststellung hat auch Auswirkungen auf die Wärmegestehungskosten solcher Anlagen.
Tabelle 2: Kosten hydrothermaler Erdwärmenutzung (Quelle: Kaltschmitt, Wiese: Erneuerbare Energien, Seite 385) Tiefe der Lagerstätte in m 1000 1600 2200 2800 3400 4000 Temperatur in °C 38 56 75 93 111 129 Geothermische Leistung in MW 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Kapitaldienst in Mio. DM 0,59 0,74 0,91 1,14 1,45 1,87 Instandh., Versicherung in Mio. DM 0,23 0,29 0,36 0,45 0,57 0,73 Betrieb in Mio. DM 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Summe in Mio. DM 0,87 1,08 1,32 1,64 2,07 2,65 Summe in DM/GJ 24,2 15,0 12,2 11,4 11,4 12,2 Energiekosten in DM/GJ 3,6 1,7 1,1 0,8 0,8 0,6 Wärmegestehungskosten in Pf/kWh 10,0 6,0 4,8 4,4 4,4 4,6
Der hohe Fixkostenanteil bewirkt bei steigender Auslastung eines geothermalen Heizwerkes deutlich sinkende spezifische Wärmekosten. Tabelle 2 stellt unter der Voraussetzung von 5000 Vollaststunden, 25-jähriger Betriebszeit und einem Zinssatz von 4% die Wärmegestehungskosten unterschiedlich dimensionierter Anlagen dar. Die optimalen Wärmegestehungskosten solcher Anlagen liegen bei 4,4 Pf/kWh. Auch hier ist ein Optimum bei der 8 MW- Anlage auszumachen. Damit ist auch die bereits oben , bei der Bewertung der technischen Potentiale aufgetretene maximale Erschließungstiefe von 3000 m wirtschaftlich erklärbar. Die hier aufgezeigten Investitionskosten und Wärmegestehungskosten im Bereich der hydrothermalen Erdwärmenutzung sind exemplarisch für die gegebenen Parameter und Annahmen berechnet worden. Unterschiedliche Bohrwinkel (nicht senkrechte Bohrungen), andere Thermalwasserströme oder andere Gradienten erfordern eine genaue Einzelfallbetrachtung. Es kann aber davon ausgegangen werden, daß bei einer optimalen Kombination einzelner Parameter die hydrothermale Erdwärmenutzung einen finanziell interessanten Beitrag zur Wärmebereitstellung leisten kann.
3.4 Nutzung heißer trockener Gesteinsschichten
Der Wärmeinhalt des tiefen Untergrundes im Bereich zwischen etwa 4000 und 7000 m bietet das mit Abstand größte Energiepotential der oberen Erdkruste, das mit der heutigen Bohrtechnik erschlossen werden kann. Das Haupthindernis für die Nutzung dieses praktisch unerschöpflichen Energiepotentials ist die niedrige Durchlässigkeit des Speichergesteins. Beim Speichergestein handelt es sich hauptsächlich um Granit und Gneis. Der Schlüssel zur Nutzung dieser Energiequelle liegt daher in einem Verfahren begründet, mit dem man die Gesteinsdurchlässigkeit (Permeabilität) durch Schaffung großflächiger Rißsysteme erhöht. Dieses Verfahren wird als Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR-Verfahren) bezeichnet. Erste Versuche zur Erschließung des Potentials wurden in den 70-er Jahren in den USA durchgeführt. Es folgten dann weitere Versuche in England, Japan und Frankreich. In den Versuchsanlagen konnte mit installierten thermischen Leistungen von 5 bis 10 MW und erreichten Temperaturen des Thermalwassers von ca. 200°C gezeigt werden, daß dieses Energiepotential grundsätzlich technisch erschließbar und damit auch nutzbar ist.
3.4.1 Potentiale
Wegen der noch im Versuchsstadium befindlichen Technik und erst vor kurzer Zeit thematisierten Nutzbarmachung der heißen tiefen Gesteinsschichten, ist die Abschätzung der technisch nutzbaren Potentiale noch mit großer Unsicherheit behaftet. Das theoretische Potential der HDR-Technologie wird für die Fläche der BRD und einer Tiefe von etwa 10.000 m auf ca. 1025 J geschätzt. Das übersteigt den Energieverbrauch in Deutschland um Größenordnungen. Für die Abschätzung des technisch nutzbaren Potentials muß jedoch berücksichtigt werden, daß unter Siedlungsgebieten und in Gegenden mit geothermisch nicht geeignetem Untergrund, eine Nutzung des Wärmepotentials nicht realisiert werden kann . In der Literatur wird zu diesem Thema abschließend eine 50%-ige technische mögliche Nutzung des theoretischen Potentials angegeben. Die Tiefe der Bohrungen begrenzt dabei die Nutzungmöglichkeiten heißer trockener Gesteinsschichten nicht. Da das HDR-Verfahren sich weltweit noch in der Versuchsphase befindet, ist eine Ausweitung der Potentiale durchaus möglich.
3.4.2 Technik
Zunächst muß eine Bohrung in eine Tiefe, abhängig vom Gradienten, eingebracht werden, um ein Temperaturniveau von 200 bis 300 Grad Celsius zu erreichen . Durch Einpressen von Wasser unter hohem Druck wird dann in dieser Tiefe ein Rißsystem geschaffen. Die Risse haben dann eine Größe von Zehntel Millimetern, bestenfalls wenigen Millimetern . Durch eine eingebrachte zweite Bohrung wird kaltes Wasser in die Lagerstätte eingebracht. Das kalte Wasser fließt durch die geschaffenen Risse, die als unterirdische Wärmetauscher fungieren und erhitzt sich dabei. Durch die erste Bohrung wird dann das heiße Thermalwasser an die Oberfläche gepreßt. Die dazu notwendigen Hochdruckpumpen werden zur Kostenreduzierung meist oberirdisch installiert . An der Erdoberfläche kann das heiße Wasser bzw. der Wasserdampf zur Wärmebereitstellung oder auf Grund der hohen Temperaturen auch zur Stromerzeugung genutzt werden.
3.4.3 Umwelteffekt
Gesicherte Erkenntnisse bezüglich der Einsparung fossiler Energieträger bei der Nutzung des HDR-Verfahrens liegen noch nicht vor. Durch den niedrigen Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung (durch die niedrige Temperatur von 150 - 200?C) im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken, ist eine Nutzung im Rahmen einer Kraft-Wärme-Kopplung denkbar. Umweltbelastungen bei der Herstellung und dem Betrieb von HDR-Systemen sind kaum auszumachen. Durch den geschlossenen Thermalwasserkreislauf werden die aus der Lagerstätte gelösten Stoffe (Salze, Mineralien und Schwermetalle) anschließend erneut in den Untergrund verpreßt. Bei möglichen Störfällen und Austritten von heißem Wasser an der Erdoberfläche kann es, wie bei der hydrothermalen Erdwärmenutzung (vgl. Kapitel 3.3.3 Umwelteffekte), zu kurzzeitigen örtlichen Schädigungen der Flora und Fauna kommen.
3.4.4 Kosten
Die Investition einer HDR-Anlage verlangt zunächst Kosten für wenigstens zwei Tiefenbohrungen. Hier ist mit Größenordnungen von etwa 10 Mio DM pro Bohrung zu rechnen. Hinzu kommen die Kosten für die Untersuchung der Gesteinsschichten zur Schaffung der Rißflächen. Die Betriebskosten für die Wärmenutzung sind hingegen vergleichbar mit der hydrothermalen Ausnutzung der Erdwärme. Exemplarisch für ein optimales HDR-Wärmetauschsystem mit Wärmetauscherflächen von 5 km², einer Zirkulationsrate von 75 bis 100 l/s und einem Zinssatz von 4% dürften Stromerzeugungskosten von 30 bis 40 Pf/kWh möglich sein. Hinzuzufügen ist jedoch, daß die optimalen Parameter für die Berechnung dieser Stromerzeugungskosten heute noch nicht realisiert werden können. Auf Grund der hohen Fließwiderstände in den Rißsystemen sind momentan nur Fließraten von 20 bis 30 l/s möglich. Die Ausdehnungen der Rißsysteme beträgt statt 5 km² nur 0,5 bis 1 km². Deshalb dürften die Stromerzeugungskosten, trotz der in diesem Punkt schlechten Informationslage wesentlich höher liegen. Aber auch hier ist die bereits oben erwähnte Einschränkung zu berücksichtigen, daß es sich hier um ein neues Verfahren handelt, in dem bei verbesserten Kenntnisstand eine höhere Effizienz der Anlagen erreicht werden kann.
4. Zusammenfassung
Die geothermale Erdwärmenutzung nimmt in Deutschland und Europa, im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen, einen noch nicht so bedeutende Position ein. In dieser Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, daß die Geothermie ein erhebliches technisches Angebotspotetial an Wärme bereitstellt. Die wichtigsten Lagerstätten in diesem Bereich sind die Erdwärme oberflächennaher Schichten, hydrothermale Lagerstätten und die heißen Gesteine. Für jede dieser Lagerstätten hat sich eine bevorzugte Technik zur Nutzung dieser Potentiale herausgebildet. Die oberflächennahe Erdwärme kann durch erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen genutzt werden. Diese Anwendung reduziert sich jedoch auf die den Gebäuden direkt zugeordneten Flächen. Mit Hilfe eines Untertage angelegten Thermalwasserkreislaufs sind auch die in ca. 3000 Meter Tiefe vorkommenden hydrothermalen Ressourcen erschließbar. Potentiale dieser Ressourcen liegen in Deutschland auch im Norddeutschen Becken. Das Hot-Dry-Rock-Verfahren dient zur Nutzung der Wärme, die durch heiße Gesteine in 3000 bis 10000 Metern Tiefe bereitgestellt wird. Systeme dieser Art befinden sich noch in der Testphase, so daß hier noch eine ungesicherte Datenlage, was Umweltbeeinträchtigungen oder Kosten betrifft, vorliegt. Bei der Bohrtechnik ist aber ein Rückgriff auf vorhandenes Wissen der Technologien der Erdöl- bzw. Erdgasförderung möglich. Bei der Erstellung und im Betrieb geothermaler Anlagen ist insgesamt nur eine geringe Umweltbelastung zu befürchten. Die Einsparung fossiler Energieträger und die daraus resultierenden verringerten Schadstoffemissionen leisten einen guten Beitrag zu Entlastung der Natur. Hauptkostenfaktor der Geothermie sind die hohen Investitionskosten. Den überwiegenden Teil der Investitionskosten stellen mit ca. 65% die Bohrkosten dar. Gerade für die in großen Tiefen liegenden, und für die Energieausnutzung interessanten, Temperaturniveaus sind schnell zweistellige Millionenbeträge nur für die Bohrkosten zu zahlen. Die Wärmegestehungskosten der Nutzung oberflächennaher Erdschichten sind mit 11 bis 19 Pf/kWhth noch geringer als die im HDR-Verfahren (30 bis 40 Pf/kWhth) bisher berechneten. Mit den bei optimalen Parametern erreichbaren Wärmegestehungskosten von 4,4 Pf/kWh der hydrothermalen Erdwärmenutzung können sich jedoch beide Verfahren nicht vergleichen. Die hydrothermale Erdwärmenutzung ist nicht zuletzt durch diese optimale Kostengestaltung die interessanteste Variante im Bereich der Geothermie. Aber auch die Vollastnutzung und das periodenunabhänige Temperaturniveau dieser Systeme sind gute Voraussetzungen für eine gute Zukunftsentwicklung.
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VDI - GET - Fachausschuß "Regenerative Energien": Erdwärme, Teil IV der Reihe Regenerative Energien, Düsseldorf, 1. Auflage, 1998
Aus: http://www.uni-flensburg.de/inetbbm/eum/geothermie.htm
GEOTHERMIE
Geothermie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Oberfläche der festen Erde (VDI-Richtlinie 4640). Umgangssprachlich wird auch die Nutzung dieser Energie als Geothermie bezeichnet. Im Vergleich zu fast allen anderen regenerativen Energien ist sie abgesehen von oberflächennahen Bereichen nicht ursprünglich auf eingestrahlte Sonnenenergie zurückzuführen. Quelle der Geothermie ist fast ausschließlich die beim Zerfall radioaktiver Isotope im Erdinneren freiwerdende Wärme. Das Thema der oberflächennahen Geothermie ist überwiegend in dem Kapitel Wärmepumpen dargestellt.
DIE ERDE
Phys. Grundlagen
Die Erde besitzt einen Radius von ca. 6.500 km und wird in Erdkern (ca. 3.500 km), Erdmantel (ca. 2.900 km) und Erdkruste (kontinentale Kruste < 100 km, ozeanische Kruste < 10 km) unterteilt. Die chemischen Hauptkomponenten sind vermutlich - da bislang überwiegend nur seismologisch ermittelt - im Erdkern das Eisen und im Erdmantel Silikate. Geophysiker gehen zunehmend davon aus, daß der Erdkern großenteils flüssig ist (Schmelze unter hohem Druck und hoher Temperatur) und einer andauernden Strömung unterliegt. Diese Strömung könnte sowohl für das Erdmagnetfeld als auch die Phänomene an der Erdkruste (Plattentektonik, Vulkanismus etc.) verantwortlich sein. Als Ursache dieser Strömung scheint der Zerfall radioaktiver Isotope als Wärmequelle am wahrscheinlichsten zu sein. Radioaktiver Zerfall ist auch die Hauptursache für die Temperatur im Erdmantel. Die überwiegenden Isotope, die für die radiogene Erwärmung verantwortlich sind, sind das Kalium-Isotop K 40, die Uran-Isotope U 235, U 238 und das Thorium-Isotop Th 232. Möglicherweise leistet auch ein Rest der sogenannten "Ursprungswärme" einen Beitrag zur Erdtemperatur. Hierunter wird Wärmeenergie verstanden, die bei der Erdentstehung durch Kontraktion freier Materie entstanden ist und im Erdinneren eingeschlossen wurde. Im Erdmantel findet eine Konvektion der unter Hitze und Druck plastisch gewordenen Gesteine statt, die somit einen Wärmetransport bewirken, obgleich sie selbst schlechte Wärmeleiter sind.
Energiehaushalt
Die Temperaturen im Erdinneren betragen nach Schätzungen über 5.000 °C. Der nach außen gerichtete Wärmestrom weist an der Erdoberfläche mit einem Energiegehalt von ca. 0,06 W/m2 eine Energiedichte auf, die derzeit technisch nicht nutzbar ist. Die Geothermie nutzt durch Tiefbohrungen die Erdwärme selbst. Der Temperaturanstieg beträgt in der Regel ca. 30 °C pro 1.000 m (bezogen auf die obere Erdkruste). An geothermischen Anomalien werden ca. 100 °C Temperaturanstieg pro 1.000 m Tiefe erreicht, was diese Standorte für geothermische Kraftwerke besonders geeignet macht. In Deutschland sind Standorte mit entsprechend großen geothermischen Anomalien nicht bekannt, in anderen Ländern (z.B. Mexiko, Kenia, El Salvador) steuert die Geothermie über 30 % der gesamten Stromerzeugung bei. Bei der Nutzung von Aquiferen (wasserführenden Schichten im Untergrund) unterscheidet man heiße Aquifere (über 100 °C), warme Aquifere (40-100 °C) sowie niedrig temperierte Aquifere (unter 40 °C). Einzig die heißen Aquifere sind zur Produktion elektrischer Energie geeignet.
GEOTHERMISCHE ANLAGEN
Geothermische Anlagen nutzen die Erdwärme zu Heizzwecken oder bei entsprechender Vorlauftemperatur zur Erzeugung elektrischer Energie. Es wird einerseits unterschieden zwischen oberflächennaher Geothermie (bis etwa 400 m Tiefe) und Tiefengeothermie (ab etwa 400 m Tiefe) sowie andererseits zwischen hydrothermaler Geothermie (in Verbindung mit Aquiferen) und dem Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR). Bislang werden max. 10 km tiefe Bohrungen eingebracht. Prinzipiell wird in einem Primärkreislauf die Wärmeenergie an die Oberfläche gebracht und dort über Wärmetauscher an Wärmeverbraucher abgegeben. In geothermisch "normalen" Regionen bilden sehr tief liegende Grundwasserleiter (geothermale Aquifere) das Potential für die Nutzung der Erdwärme. Bei der Nutzung ist die Zusammensetzung des Wassers zu beachten, insbesondere ob durch die Abkühlung Ausfällungen in der Anlage zu erwarten sind. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit das abgekühlte Wasser über eine zweite Bohrung in den Grundwasserleiter zurückzuführen (durch Staudruck oder Energiezufuhr), eine Einleitung in Oberflächengewässer dürfte genehmigungsrechtlich einen Ausnahmefall darstellen. Bei der Wasserrückführung ist zu untersuchen, inwieweit sie sich auf die Porosität bzw. Permeabilität des wasserführenden Gesteins auswirkt, da es auch hier zu Ausfällungen kommen kann, die den Ertrag an Thermalwasser begrenzen. Die Erkundung und Gewinnung von Erdwärme ist im Bundesberggesetz geregelt, ausgenommen hiervon sind die Verwertung der Wärme sowie die grundstücksbezogene Gewinnung von Erdwärme (z.B. Erdsonden zur Beheizung des auf dem Grundstück befindlichen Gebäudes mittels Wärmepumpe). Soweit das Grundwasser im Rahmen der geothermischen Energiegewinnung eine Rolle spielt, greift das Wasserrecht.
HDR-KRAFTWERKE
Die Nutzung durch das HDR-Verfahren (Hot-Dry-Rock) besteht in zwei Tiefbohrungen, deren Endpunkte durch hydraulisches Aufbrechen des zwischenliegenden Gesteins miteinander verbunden und wasserdurchlässig gemacht werden. Durch die eine Bohrung wird anschließend Wasser eingepreßt, welches durch das aufgebrochene Gestein zum Endpunkt der anderen Bohrung gelangt, auf dem Weg dorthin ausreichend Wärme aus dem heißen Gestein aufnimmt, so daß es als Heißwasser in der zweiten Bohrung aufsteigt und einem herkömmlichen Dampfkraftwerk als Frischdampf bzw. über einen Wärmetauscher als Wärmequelle zur Verfügung steht. Idealerweise nutzt man hierbei bereits bestehende Kluftsysteme im kristallinen Gestein, die mit zusätzlich initiierten Rissen zu einem geschlossenen Zirkulationssystem mit hoher Wasserdurchlässigkeit verbunden werden. Die erforderliche Pumpleistung ist insbesondere aufgrund des Strömungswiderstandes im Gestein zwischen den Bohrendpunkten enorm (bis 50 % der Bruttoleistung) und reduziert die Nettoleistung des Kraftwerks nennenswert. Der Gesamtwirkungsgrad der geothermischen Stromerzeugung liegt bei ca. 10 %, da die Vorlauftemperatur vergleichsweise niedrig bleibt. Wesentlich höhere Wirkungsgrade sind erzielbar, wenn die Wärme zu Heizzwecken genutzt werden kann. In Ausnahmefällen enthält das Tiefengestein erhebliche Anteile Wasser, so daß auf die zweite Tiefbohrung und das energieintensive Wasserpumpen verzichtet werden kann. Es reicht hier aus, das Gestein anzubohren und den entweichenden heißen Wasserdampf zu "ernten". Zu beachten sind die evtl. Emissionen, die von diesem Wasserdampf durch Begleitgase entstehen können. Geothermische Kraftwerke finden sich vor allem in USA, Mexiko, Philippinen und Japan. In Deutschland wird bislang nur die thermische Nutzung realisiert. Ein wirtschaftlicher Betrieb eines HDR-Kraftwerkes kann erst ab einer Leistung von ca. 25 MWth erwartet werden.
WÄRMESPEICHERUNG
Der Untergrundspeicherung von Wärme kommt zunehmende Bedeutung zu. Einerseits kann sie die zeitliche Divergenz zwischen verfügbarer Wärme und Wärmebedarf schließen, andererseits kann sie während der Wärmespeicherphase die Funktion der Kühlung/Klimatisierung von Gebäuden unterstützen, wodurch in vielen Fällen ein wirtschaftlicher Betrieb von entsprechenden Anlagen erreicht wird. Die Kombination von Wärme- und Kältespeicherung bzw. Heizung und Klimatisierung wirkt gleichzeitig einer "lokalen Erschöpfung" der Wärmequelle entgegen. Eine Speicherung ist möglich als Aquiferspeicher, einem Tiefenspeicher mit natürlicher Grundwasserführung, nach dem Förderbrunnen-Schluckbrunnen-Prinzip, als Hohlraumspeicher, wobei es sich in der Regel um mit Wasser gefüllte Hohlräume ehemaliger Nutzungen (z.B. Bergwerkstollen) handelt, oder als Erdsonden/Bohrlochspeicher, die mit einer Vielzahl von Erdsonden oder Bohrlöchern in direktem Kontakt zur Wärmequelle oder über Wärmetauscherflächen erschlossen werden. Künstlich angelegte Erdspeicher an der Oberfläche sind eher dem Nutzungsbereich von Wärmepumpen zuzuordnen.
AKTUELLE ENTWICKLUNGEN
Zur Zeit werden Verfüllmaterialien entwickelt, die nach dem Einbringen von Erdsonden oder Rohren verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,7 W/m/K auf ca. 1,5 W/m/K verbessert ist. Eine weitere Entwicklung bezieht sich auf die Konditionierung von Thermalwasser hinsichtlich Zusammensetzung (insbesondere Sauerstoffgehalt), Ionengehalt oder kritischer Temperaturen zur Optimierung des Gesamtsystems von Nutzung und Speicherung.
Über den Fortgang dieser und weiterer Entwicklungen - soweit verfügbar - halten wir Sie in unseren aktuellen Meldungen auf dem neuesten Stand.
GEOTHERMIE-NEWS
Sie finden hier aktuelle News der letzten Wochen zum Thema Geothermie aus unseren Tagesmeldungen. Die Top-News zu allen Themenbereichen der Regenerativen Energie erreichen Sie auf der Startseite. Ältere Meldungen (2 Wochen) sind für alle Themenbereiche im Archiv abgelegt.
28.09.2000 / Nr. 1
NRW erstellt Studie über Erdwärmepotential
Das Land Nordrhein-Westfalen erstellt als erstes Bundesland in Deutschland eine flächendeckende Studie über das Potential der Erdwärmenutzung. Das Projekt der Landesinitiative Zukunftsenergien NRW, das am Geologischen Landesamt Nordrhein-Westfalen bearbeitet wird, führt alle vorhandenen, relevanten geologischen und hydrogeologischen Daten zusammen und stellt die Ergebnisse in einer digitalen Karte im Maßstab 1:100.000 dar. Anhand dieser Karte wird sich für jeden Standort in Nordrhein-Westfalen die geothermische Ergiebigkeit bis zu 40 m oder auch bis zu 100 m Tiefe feststellen lassen, so daß z.B. bereits bei der Wahl eines Baugrundstückes das Erdwärmepotential mit berücksichtigt werden kann. Die Studie soll im Jahre 2002 fertiggestellt sein und als CD-ROM verkauft werden. (Quelle: Landesinitiative Zukunftsenergien NRW)
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19.09.2000 / Nr. 2
Patent auf Erdwärmenutzung erteilt
Das Deutsche Patentamt hat am 15.06.2000 ohne vorherige Offenlegung der Patentschrift unter der Nummer DE 199 19 555 C 1 ein Patent erteilt u.a. auf den Anspruch eines Verfahrens
"zur Erschließung geothermischer Energie umfassend die Schritte: - Vorantreiben einer vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrung; - Erfassen der Temperatur im umgebenden Bodenbereich; - Steuerung des Bohrverlaufs in Abhängigkeit von der Temperatur im Boden; und - in Abhängigkeit vom Wärmestrom Einbringen eines Wärmetauscherrohres in die Bohrung."
Die "Erfindung" wurde am 29.04.1999 zum Patent angemeldet, Patentinhaber ist die FlowTex Technologie GmbH & Co. KG, Ettlingen. Das Patent scheint nach erster Einschätzung geeignet, in erheblichem Umfang Ansprüche auf Verfahren zu begründen, die in der Erdwärmenutzung seit Jahrzehnten angewandt werden. So wird beispielsweise auch ein Patentanspruch erteilt auf "8. Verfahren....., dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung als Sackbohrung ausgeführt wird." (Erl.: Eine Bohrung, die oben beginnt und unten endet.) Die Geothermische Vereinigung e.V. hat bereits von ihrem Einspruchsrecht Gebrauch gemacht und den Text des Patentes sowie des Einspruches auf ihrer Internet-Seite veröffentlicht (http://www.geothermie.de). (Quelle: Geothermische Vereinigung e.V.)
Auftakt der Branchen- und Technologieinitiative "Geothermie NRW"
Am vergangenen Donnerstag, den 17. Februar, fand im Wirtschaftsministerium in Düsseldorf die Auftaktveranstaltung der Branchen und Technologieinitiative "Geothermie NRW" statt. Ziel der Initiative ist es, die in NRW vorhandenen geothermischen Potenziale technologisch zu erschließen und wirtschaftlich zu nutzen. So könnte z.B. mit Tiefbohrungen elektrische und thermische Energie ab 400 m gewonnen werden. Im Ruhrgebiet besteht die Möglichkeit 50° C bis 60° C warmes Grubenwasser aus stillgelegten Bergwerken für Heizzwecke zu nutzen. In Aachen und in der Eifel könnte Thermalwasser für die Wärmeversorgung eingesetzt werden. Neben positiven Effekten für die Umwelt werden von einem Ausbau der Erdwärmenutzung werden auch positive industriewirtschaftliche Effekte erwartet. "In Nordrhein-Westfalen kann die Nutzung der Erdwärme einen hohen Arbeitsplatzeffekt bewirken. Unser Know-how in den Bereichen Bergbau, Bohrtechnik, Wärmeverteilung und Kraftwerksbau kann effizient genutzt werden", so Jörg Hennerkes, Staatssekretär im NRW-Wirtschaftsministerium auf der Auftaktveranstaltung der Branchen- und Technologieinitiative "Geothermie NRW". "Schon heute liegt Nordrhein-Westfalen an der Spitze beim Ausbau der Fotovoltaik, der Windkraftnutzung in den Binnenländern und der Stromerzeugung aus Biomasse. Bei der Geothermie wollen wir diesen Spitzenplatz auch erreichen. Das neue Expertenforum im Rahmen unserer Landesinitiative Zukunftsenergien NRW bietet die ideale Plattform dafür, " so Hennerkes weiter.
http://www.hhipg.de/deutsch/archiv/html/hauptteil_3111.html
Stommel-Haus »Kastanie« verbindet Tradition und Moderne Massivholzhäuser weisen neben den bekannten Vorzügen des exzellenten, gesunden Wohnklimas einen weiteren Vorzug auf: die Häuser können später leicht umgebaut oder erweitert werden. Beim Stommel-Haus »Kastanie« ermöglicht der moderne Grundriss verschiedene Anbauten und Erweiterungen. Das Kernhaus hat eine Wohnfläche von gut 60 m2 zuzüglich einer Raumreserve von 40 m2 im ausbaubaren Dachgeschoss. Mit weiteren seitlichen Anbauten lässt sich die Wohnfläche - auch nachträglich noch - vergrößern. Das neue Musterhaus am Firmensitz in Neunkirchen demonstriert die Erweiterungsmöglichkeiten: Mit weiteren Schlafräumen, einem großzügigen Familienbad und dem Hauswirtschaftsraum ist Haus »Kastanie« 145 m2 groß. Weitere mögliche Extras sind beispielsweise Wintergarten oder Carport. Ungewöhnlich und zukunftsweisend ist die Energieversorgung des Hauses: Wärme für Warmwasser und Heizung wird ganzjährig aus Erdwärme gewonnen. Die entsprechende Wärmepumpe ist platzsparend und leicht zugänglich mitsamt der weiteren Haustechnik im ebenerdigen Hauswirtschaftsraum untergebracht. Ein steuerbarer High-Tech-Kachelofen spendet in der kühlen Jahreszeit zusätzlich wohlige Wärme. Weitere Informationen: Stommel Haus GmbH · Sternstraße 30 · D-53819 Neunkirchen-Seelscheid Telefon: (0 22 47) 91 72 - 31 · Telefax: (0 22 47) 91 72 - 60 Internet: http://www.stommel-haus.de 8.17. ALTENER II - Förderung erneuerbarer Energieträger
Die Europäische Kommission hat eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen für Massnahmen zur Förderung erneuerbarer Energieträger in der Europäischen Gemeinschaft im Rahmen von ALTENER II (Programm zur Förderung des Einsatzes erneuerbarer Energieträger in der Union mit nichttechnischen Mitteln) veröffentlicht. Es handelt sich hierbei um Studien sowie um weitere Aktionen zur Umsetzung und Ergänzung der Massnahmen, die die Gemeinschaft und die Mitgliedstaaten zum Ausbau des Potentials erneuerbarerer Energieträger treffen.
Ausserdem können vorgeschlagen werden: Pilotaktionen zur Entwicklung der Instrumente zur Förderung erneuerbarer Energieträger, Förderungs- und Verbreitungsmassnahmen, Aktionen zur Überwachung und Umsetzung der Gemeinschaftsstrategie, gezielte Aktionen zur Erleichterung der Vermarktung der erneuerbaren Energieträger wie Biomasse, photovoltaische und thermische Solaranlagen, Nutzung der Solarenergie in Gebäuden, kleine Wasserkraftwerke, Wellenenergie (kleiner als 10 MW), Windenergie und Erdwärme.
Die Vorschläge sollen von mindestens zwei nicht miteinander verbundenen Partnern aus verschiedenen Mitgliedstaaten oder aus dem Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) eingereicht werden. Bei der Einbeziehung von Projektpartnern aus den assoziierten Ländern Mittel- und Osteuropas sowie aus Zypern sollte man sich vor der Projektplanung mit dem oben genannten Ansprechpartner aus der Europäischen Kommission in Verbindung setzen.
Eine Informationsbroschüre mit ausführlichen Hinweisen für die Einreichung von Vorschlägen ist demnächst im Internet abrufbar. Bewerbungsschluß: 30.11.1999 Kontakt: Europäische Kommission Generaldirektion XVII (Energie) C-2 A-1/ 24 Herr Ronan Harbison Rue de la Loi 200, B-1049 Brüssel Fax: 0032-2-2966283 Email: altener@bxl.dg17.cec.be URL: http://europa.eu.int/en/comm/dg17/altener.htm
Quelle: KoWi AID9975 vom 05.07.1999, ABl. C 187 / 19 - 20 vom 3.7.1999
http://www.waermepumpe-iwp.de/nonflash/frames/fach/dokk.htm
100 Firmen wollen NRW mit Erdwaerme einheizen
- Waermepumpen-Wochen NRW vom 11. bis 29. Januar 2000 -
Duesseldorf (iwr-mailservice) - Vom 11. bis 29. Januar 2000 finden erstmals die Waermepumpen-Wochen NRW statt. Fast 100 Fachbetriebe sowie Industriefirmen zeigen bei knapp 200 Veranstaltungen landesweit die Vorteile dieser technisch und oekologisch ausgereiften Heiztechnologie. 80 Termine finden allein im Ruhrgebiet statt, weitere je 60 im Rheinland und in Westfalen. Die genauen Termine stehen im Internet:
http://www.waermepumpen-wochen-nrw.de
Zielgruppen der Aktionswochen, die die Landesinitiative Zukunftsenergien NRW organisiert, sind Endverbraucher und Baufamilien. Bei der Messe "DEUBAU" in Essen faellt am 11. Januar 2000 der Startschuss. Diese breite Informations- und Aufklaerungskampagne soll den Einbau von Waermepumpen in Neubauten und bei Hausrenovierungen unterstuetzen. Radiospots in WDR 2 und den NRW-Lokalsendern begleiten die landesweiten Aktionen.
Fuer Fragen steht Ihnen Herr Uwe H. Burghardt, Landesinitiative Zukunftsenergien NRW, c/o Wirtschaftsministerium NRW, Haroldstr. 4, 40213 Duesseldorf gerne zur Verfuegung. Tel.: (02 11) 8 66 42 - 0 Fax: 8 66 42 - 22, Internet: http://www.energieland.nrw.de E-mail: mailto:burghardt@lus.com
http://www.carmen-ev.de/deutsch/aktuell/nawaros/nawa0499/nawa0499.html#2
http://www.gruene.de/bochum/GS54.htm
http://www.dr-schnitzer.de/bau-innovation.html
http://www.gbt.ch/_forum/0000020c.htm
http://www.energieland.nrw.de/
Literaturliste
Geothermische Energie
(Stand 21.11.00)
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1. Literaturliste
2. Videos
3. Zeitschriften, Periodika
4. Adressen
Bei einigen gelisteten Materialien und Publikationen finden Sie dreistellige SN-Nummern. Diese bitten wir bei Nachfragen unbedingt anzugeben.
Literaturliste Geothermische Energie
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Ademe: Géothermie, projet pour un programme d'actions pluri-annuel, Ademe/Documentation, 27 rue Louis Vicat, F-75015 Paris, nov. 1994
Agonga, O.: Geothermal geology: stratigraphy and hydrothermal alteration well OW-716, Olkaria geothermal area, Kenya, Report no. 10, United Nations Training Programm, Reykjavik, Island 1993
Albu, M. A., Banks, D. & Nash, H., Mineral and Thermal Groundwater Resources, Chapman & Hall, London UK 1998, ISBN 0-412-61040-X Part 1 Mineral and thermal groundwater resources: History, uses, hydrogechemistry, thermal water systems, investigation, exploitation, management, modeling of groundwater systems,
Part 2 Case Studies: Geothermal Energy in Iceland. Spas of England. Geothermal and mineral water resources of lithuania. Natural mineral waters of Mineralnye Vody region of north Caucasus. Geological, hydrochemical, regulatory and economic aspects of natural, packaged water production (Nordland County, Norway). Mineral and thermal waters of the Krusné Hory rift valley, Czech Republic. The spa of Buzias, Romania. Optimization of exploitation of geothermal reservoirs in the Pannonian Basin, Romania
(SN 021)
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Annuaire professionel des opérateurs énergies renouvelables 1996, Editions Systèmes Solaires, Paris, France, 1996
Plus de 1 100 adresse et références: photovoltaique, solaire thermique, eolien, biomasse, micro-hydraulique, géothermie, généraliste énergies renouvelables, développement tiers-monde, habitat bioclimatique et solaire, pompes … chaleur/cogénération, environnement, architectes, bureaux d'études. - Plus de cent adresses complémentaires en Belgique et en Suisse.
Anovitz, L.M.: Electrochemical Determination of the Gibbs Free Energie of Rock - Forming Minerals. Final Report, Arizona University, Dept. of Geoscience, OSTI, NTS, GPO Dept. Order No. DE95009682
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Vol. 1
Openings
Rapporteurs' General Reports and Country Updates
History of Geothermal Development
Geothermal Energy in the National Energy Policy - Legal and Regulatory Aspects
Vol. 2
Exploration and Conceptual Modelling
Drilling and Completion Technology
Vol. 3
Resource Evaluation and Modelling
Field Management and Monitoring
Power Generation
Direct Heat Uses
Vol. 4
Corrosion and Scaling
Advanced Technologies (HDR - Magma - Geopressured)
Environmental an Social Aspects
Economics, Financing, Marketing and Training
Software for Geothermal Applications
Vol. 5
List of Participants
List of Exhibitors
Acknowledgement for Financal Support
Table of Contents of Volumes 1-5
Author Index
Key Words Index
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DM 80.-
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Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik, Pfaffenwaldring 6, 70550 Stuttgart, Fax: +49 (0)711 685 3503, Email terrastock@itw.uni-stuttgart.de, Online: http://www.itw.uni-stuttgart.de/terrastock
Berufsverband Deutscher Geologen, Geophysiker und Mineralogen e.V.: Datenbank GeoSoft (Stand März 1995) - über 1000 Programme von mehr als 500 Firmen auf Diskette (IBM-kompatibel, MS-DOS) - s.a. Brix/Doherr/Linneberg
Berufsverband Deutscher Geologen, Geophysiker und Mineralogen e.V., Liste der dem BDG angehörenden Freiberufler, Firmen und Geobüros, (152 Firmenprofile)
BINE Projekt Info-Service, hrsg. v. Fachinformationszentrum Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen, Informationsblätter, Bezug: 2000, 4 S. kostenlos, Bezug: Fachinformationszentrum Karlsruhe, Büro Bonn, Mechenstr. 57, 53129 Bonn, Tel: 0228 923 79 0, Fax: 0228 923 7929, Email: bine@fiz-karlsruhe.de
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5/98: Erneuerbare Energien in Deutschland
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12 Dec 2004
22:02:59 |
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