Erneuerbare Energien 01.04.2019, 00:00 Uhr

Geothermie im Kommen

Die Stadt München plant systematisch den Ausbau der Erdwärmenutzung. Auch andere Regionen sind dabei, die Potenziale dieser erneuerbaren Energiequelle für die Fernwärmeversorgung zu entdecken.

Die Geothermie-Anlage Freiham versorgt seit Herbst 2016 München mit Erdwärme.
Bild: Stadtwerke München

Die Geothermie-Anlage Freiham versorgt seit Herbst 2016 München mit Erdwärme. Bild: Stadtwerke München

In München blickt die Fernwärmeversorgung auf eine lange Historie zurück: 1909 startete sie mit der Belieferung des Schwabinger Krankenhaus. In der darauffolgenden Zeit wurde sie stetig ausgebaut. Mittlerweile umfasst das Netz der Stadtwerke München (SWM) über 800 km und ist damit eines der größten Fernwärmenetze Europas. Die SWM decken damit den Wärmebedarf Münchens zu ca. 30 Prozent aus Fernwärme. Doch der Wärmemarkt ist in München – wie in Deutschland – noch von konventionellen Energieträgern dominiert. Derzeit erzeugen die SWM Fernwärme hauptsächlich in sehr energieeffizienten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) an zwei Standorten im Norden und Süden der Stadt.

Mit der „Ausbauoffensive Erneuerbare Energien“ forcieren die SWM die erneuerbare Energieerzeugung im Strom wie auch im Wärmebereich:

Bis 2025 wollen die SWM so viel Ökostrom in eigenen Anlagen produzieren, wie ganz München benötigt. München soll so weltweit die erste Millionenstadt sein, die dies Ziel erreicht!

Hinzu kommt seit 2012 das ergänzende Ziel, bis 2040 den Münchner Bedarf an Fernwärme CO2-neutral zu decken. Zur Umsetzung dieser Fernwärmevision sollen die fossilen Brennstoffe bis 2040 schrittweise durch erneuerbare Wärme abgelöst werden. Geothermie wird dazu den wesentlichen Beitrag der Fernwärmeversorgung liefern. Für die Übergangszeit bleiben die Heizkraftwerke Nord und Süd mit ihrer klimaschonenden Kraft-Wärme-Kopplung als Brückentechnologie unverzichtbar für Münchens Versorgungssicherheit.

Geothermie-Aktivitäten

In München und dem näheren Umland sind die geologischen Voraussetzungen für die Nutzung der Erdwärme – heißes Thermalwasser aus gut durchlässigen Kalksteinschichten (Malm) – sehr gut. In einer Tiefe von 2.000 bis über 4.000 Metern hat das Thermalwasser Temperaturen von 80 bis über 140 Grad Celsius, sodass es zur Wärmeversorgung oder kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden kann.

Die Geothermie-Anlage Riem deckt den Wärmebedarf der Messestadt Riem mit heißem Wasser. Bild: Stadtwerke München, Stefan Obermeier

Die Geothermie-Anlage Riem deckt den Wärmebedarf der Messestadt Riem mit heißem Wasser. Bild: Stadtwerke München, Stefan Obermeier

 

Mit ihrem ersten Geothermieprojekt demonstrieren die SWM seit 2004 in Riem, wie das geothermische Potenzial langfristig genutzt werden kann. Das über 90 Grad heiße Wasser aus 3.000 Metern Tiefe dient seitdem dazu, den größten Teil des Wärmebedarfs der Wohnbebauung in der Messestadt, der Gewerbebetriebe und der Messe München zu decken. In ähnlicher Weise trägt innerstädtisch seit Herbst 2016 die Geothermieanlage Freiham die Grundlast des Wärmebedarfs im neuentstehenden Stadtteil Freiham sowie in benachbarten Gebieten im Münchner Westen.

Der aktuelle Baustein der Münchner Wärmewende ist das Geothermieprojekt Schäftlarnstraße auf dem Gelände des Heizkraftwerks (HKW) Süd. Hier entsteht eine der zurzeit europaweit ambitioniertesten geothermischen Wärmeanlagen: Auf dem Bohrplatz werden sechs Bohrungen mit einer planerischen Gesamtbohrstrecke von ca. 24.000 m niedergebracht – und das mitten in einer Großstadt. Die Bohrungen sind zur Hälfte geschafft. Die neue Geothermieanlage wird im Schnittpunkt dreier Fernwärmenetze liegen: Bis zu 50 Megawatt können hier in die Netze Innenstadt, Sendling und Perlach eingespeist werden, ausreichend für den Bedarf von zirka 80.000 Münchnerinnen und Münchner.

Schrittweise wollen die SWM nun die CO2-neutrale Fernwärme für München aus Geothermie bis auf mindestens 350 MW ausbauen. Weitere geeignete, im Stadtgebiet gelegene Standorte für Geothermieanlagen werden auf Basis der 3D-Seismik-Messkampagne aus dem Jahr 2016 bestimmt. Die SWM sehen auch im Umland Potenzial und die Möglichkeit, bestehende Standorte auszubauen (Stichwort: Geo-Repowering). Um dafür eine bessere geologische Datengrundlage zu generieren, wird in 2020 eine neue 3D-Seismik-Messkampagne um die SWM-Geothermie-Anlagen in Dürrnhaar, Kirchstockach und Sauerlach durchgeführt. Diese, in 2012 bzw. 2013 in Betrieb gegangenen Anlagen, die bislang die Erzeugung von Ökostrom als Hauptzweck hatten, sollen mittelfristig an das Münchner Fernwärmenetz angebunden werden.

Thermalwasser liefert Erdwärme im Raum München. Es kommt aus bis zu 3.000 Meter Tiefe und kann mehr als 100 Grad Celsius warm sein.  Grafik: Stadtwerke München

Thermalwasser liefert Erdwärme im Raum München. Es kommt aus bis zu 3.000 Meter Tiefe und kann mehr als 100 Grad Celsius warm sein.  Grafik: Stadtwerke München

 

Darüber hinaus untersuchen SWM CO2-neutrale Optionen zur Versorgung des verbleibenden Spitzenbedarfs an Wärme wie im Winter. Der winterliche Mehrbedarf könnte etwa dadurch gedeckt werden, dass überschüssige Wärme beispielsweise aus hocheffizienter KWK, thermischer Abfallverwertung oder aus Geothermieanlagen mit höheren Temperaturen im Sommer in die thermalwasserführende Schicht im Untergrund, dem Aquifer, eingespeichert und im Winter dieser wieder entzogen wird. Thermisch-hydraulische und geochemische Aspekte, sowie bohrloch- und verfahrenstechnische Anordnungen müssen in diesem Umfeld jedoch noch intensiver erforscht werden. Daran wollen sich die SWM beteiligen. Denn mit Hilfe der saisonalen Speicherung könnte die Auslastung von Geothermieanlagen deutlich gesteigert werden und der Anteil an geothermischer Wärme im Fernwärmesystem erhöht werden.

Die Chance der Geothermie

Die Stadtwerke München nehmen mit ihrer Fernwärmevision auf Basis der Tiefengeothermie eine Vorreiterrolle ein. Dennoch bleibt der derzeitige Geothermieausbau bayern- wie deutschlandweit hinter den Möglichkeiten zurück. Ein ambitionierter Ausbau der erneuerbaren Energien im Wärmemarkt muss angegangen werden. Dazu waren sich die SWM, der Bayrische Wirtschaftsminister Aiwanger der Bundesverband Geothermie, die Geothermie-Allianz-Bayern (GAB) und weitere Betreiber von Geothermie-Anlagen bei einem Treffen am 20. März 2019 einig.

Das Ergebnis der Kohlekommission, bis 2038 die Energieerzeugung aus Kohle in Deutschland zu beenden, bietet dazu eine gute Vorlage: Geothermie könnte nicht nur in Bayern, sondern auch deutschlandweit aus der bisherigen Nische heraustreten und eine besondere Rolle erhalten. Denn die hydrogeothermale Strom- und Wärmeerzeugung steht „im Vergleich zu fossilen und anderen regenerativen Energieformen“ als „die umwelt- und klimafreundlichste Art der Energiegewinnung“ da, sondern wird von SWM auch als die ökonomisch beste Alternative zur CO2-Vermeidung für die zukünftige Wärmeversorgung bewertet.

Vor diesem Hintergrund freut es die SWM, dass auch in anderen geothermisch nutzbaren Regionen Deutschlands, wie dem Norddeutschen Becken und dem Oberrheingraben, insbesondere für Metropolen ähnliche Strategien entwickelt werden, wie sie sich auf Basis von Geothermie für München bewährt haben. So könnte die Region zwischen Mannheim und Freiburg in ähnlicher Weise das geothermische Potenzial des Oberrheingrabens nutzen. Private Unternehmen und regionale Energieversorger bemühen sich dazu gerade wieder verstärkt um Konzessionsfelder in Rheinland-Pfalz und Baden-Württemberg.

Im Norden Deutschlands entwickeln sich nach der seit mehr als 20 Jahren in Betrieb befindlichen Geothermieanlage in Neustadt-Gleve ebenfalls vielversprechende Ideen. So haben die Stadtwerke Schwerin im März 2019 eine mitteltiefe Probebohrung erfolgreich mit sehr erfreulichen hydraulischen Ergebnissen realisieren können. Auch in der Metropole Hamburg beschäftigt man sich seit vielen Jahren mit möglichen geothermischen Anwendungen.

Die Rhein-Ruhr-Region könnte eine besondere Rolle spielen, da hier der Wärmebedarf deutschlandweit am höchsten ist. Gleichzeitig bieten sich hier Möglichkeiten, die Bergbautradition mit anderen, erneuerbaren Mitteln fortzusetzen: Nach dem Vorbild des Münchener Modells soll der Geothermieausbau massiv vorangetrieben werden. Neben flächenhaft verbreiteten Zielformationen wie Karbonatgesteinen des Devon und Karbon liegt ein großes Potential in der Folgenutzung der gefluteten untertägigen Infrastrukturen des Bergbaus und dem an den zentralen Wasserhaltungsstandorten fortwährend gepumpten Grubenwasser aus der Ewigkeitsaufgabe des Steinkohlebergbaus.

Die Stadtwerke Bochum und das Internationale Geothermiezentrum Bochum (GZB) untersuchen aktuell zwei ehemalige Zechenstandorte unter dem vormaligen Opel-Gelände in Bochum hinsichtlich der Realisierung des ersten Grubenwasserprojekts in Deutschland mit einem intelligenten Wärme- und Kältenetz. Zur Erkundung und exemplarischen Erschließung hydrothermaler Potentiale im Ruhrgebiet dient das auf zehn Jahre angelegte Projektvorhaben TRUDI – Ruhr Metropolitan Underground Laboratories („Tief-runter-unter-die-Ruhr“).

Diese Beispiele zeigen, dass die Nutzung von Geothermie insbesondere zur klimafreundlichen Wärmeversorgung eine zentrale Rolle spielen kann. Es wäre dabei wünschenswert, wenn dies nicht nur die Generation von Greta Thunberg erkennt und Aktion einfordert, sondern dazu die Weichen für die Geothermie von politischer Seite richtig gestellt werden. Hier zeigen gerade die Niederlande, wie es gehen kann, wenn zukünftig die Blumen- und Gemüseindustrie ohne Gaskessel auskommen muss. Der im Mai 2018 verabschiedete „Masterplan Aardwarmte in Nederland“ soll den Geothermieausbau durch eine breitangelegte Erkundung des Untergrundes deutlich beschleunigen und die gegebenen Risiken etwa für Fehlbohrungen seitens des Wirtschaftsministeriums absichern. Ein ähnliches strategisches Vorgehen wäre analog in Deutschland äußerst wünschenswert.

Von Christine Croeniger & Thomas Jahrfeld

Christine Croeniger, Thomas Jahrfeld, Stadtwerke München, Croeniger.Christine@swm.de

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