Projekt | 23.08.2013

Nutzung niederkalorischer Wärme bei Geothermiekraftwerken

Technische Machbarkeitsstudie

Die SWU Energie GmbH prüft den Plan, im Ulmer Raum mittelfristig ein kommerziell genutztes Geothermiekraftwerk zu errichten. Dabei soll die aus der Tiefe gewonnene Erdwärme primär zur Erzeugung von Strom in einem ORC-Prozess genutzt werden. Nach der Verstromung fallen relativ große Mengen niederkalorischer Wärme mit rd. 25 °C an. In einer technischen Machbarkeitsstudie wurden Nutzungsmöglichkeiten der Wärme in bestehenden Fernwärmenetzen geprüft und technische sowie wirtschaftliche Auswirkungen auf die bestehende Infrastruktur untersucht. Ziel des Gesamtprojekts der SWU Energie GmbH ist es, fossil erzeugten Strom im deutschen Stromnetz durch Strom aus dem Geothermiekraftwerk zu substituieren.

Ausgangspunkt

Ausgangspunkt waren Untersuchungen zu Fördermengen und Temperaturniveaus einer Tiefengeothermiebohrung, die in einem ORC-Prozess zur Stromerzeugung verarbeitet werden sollen. Die Machbarkeitsstudie betrachtet in einer Variantenuntersuchung verschiedene Möglichkeiten der Wärmenutzung. Nach einer umfangreichen Bestandsaufnahme wurde das Fernwärmenetz im Untersuchungsgebiet u.a. hinsichtlich Netzart, Temperaturen, Druckstufen und Wärmeleistungen analysiert und die Daten in ein Geoinformationssystem eingespeist.

Kritische Punkte

Bei einer Netzprüfung war vor allem darauf zu achten, dass die kritischen Punkte erkannt werden, bei denen Taupunktunterschreitungen eintreten können. Dies ist insbesondere bei Temperaturen unter 20 °C im Rücklauf zu befürchten. Auch war zu berücksichtigen, dass bei Niedertemperaturhäusern, Nullenergiehäusern oder Passivhäusern zwar keine oder wenig Heizenergie benötigt wird, also die Energie zur Deckung des Raumwärmebedarfs größtenteils auf Wärmerückgewinnung basiert, aber trotzdem eine Warmwasserbereitung stattfinden muss. Im Ergebnis der Machbarkeitsstudie zeigten sich alle Varianten als technisch umsetzbar.

Bewertung eines Parallelnetz

Der Aufbau eines Parallelnetzes wurde aus wirtschaftlichen Gründen jedoch als nicht zielführend erachtet. Im Sinne einer zügigen Umsetzung ohne größere Änderungen – und damit momentan wirtschaftlich darstellbar – und mit nur wenigen Risiken aufseiten der angeschlossenen Verbraucher wurde die Variante mit zentralen Großwärmepumpen empfohlen. Die Variante mit dezentralen Wärmepumpen an den jeweiligen Hausanschlüssen kann bei sinkendem Wärmebedarf der angeschlossenen Nutzer mittel- bis langfristig eine Alternative sein.

Ökologische Einschätzung

Aus ökologischer Sicht war von Interesse, ob der Betrieb eines kalten Fernwärmenetzes dazu beiträgt, insbesondere Treibhausgasemissionen zu minimieren. Hierzu wurde geprüft, inwieweit der im ORC-Prozess erzeugte Strom in einem definierten Betrachtungszeitraum – hier ein Kalenderjahr – ausreicht, um die niederkalorische Wärme mittels Wärmepumpen (dezentral oder zentral) auf ein nutzbares Temperaturniveau zu transferieren. Ziel ist es, innerhalb des Bilanzzeitraums fossil erzeugten Strom im deutschen Stromnetz durch Strom aus dem Geothermiekraftwerk zu substituieren.Insgesamt können bei allen Umsetzungsvarianten Treibhausgasemissionen gegenüber der bisherigen Wärmeversorgung eingespart werden.

Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie fließen als eine Entscheidungsgrundlage für die Nutzung der bei der Stromerzeugung anfallenden Abwärme, in die weiteren Überlegungen zur mittelfristigen Realisierung eines Geothermiekraftwerks im Raum Ulm/Neu-Ulm ein.