„Glück auf!“ Mit diesem traditionellen Bergmannsgruß hat Stephan Schwarz, Geschäftsführer Versorgung und Technik der Stadtwerke München (SWM), offiziell die Bohrarbeiten für die neue Geothermieanlage der SWM in Freiham im Münchner Westen gestartet. Ab sofort wird sich hier das imposante Bohrgerät, dessen Turm weithin sichtbar ist, bis zu 20 Meter pro Stunde ins Erdreich graben. Das Ziel: ein gewaltiges Heißwasservorkommen, das an dieser Stelle zirka 2300 Meter unter der Stadt liegt. Mit dieser natürlichen Wärme wird das Stadtwerk ab voraussichtlich 2016 den neuen Stadtteil und benachbarte Gebiete beheizen – und damit 22.500 Tonnen Kohlendioxid jährlich einsparen.
Freiham wird in allen Aspekten nach ökologischen Kriterien geplant und gebaut. so die SWM. Für die Wärmeversorgung hatte sich der Stadtrat deshalb für die Geothermie als Hauptenergieträger entschieden. „Die Anlage in Freiham ist nicht nur das dritte tiefengeothermische Projekt, das wir realisieren, sondern gleichzeitig auch der Beginn der Umsetzung unserer Fernwärme-Vision, mit der wir die Energiewende nach dem Strombereich nun auch in der Wärme einleiten“, sagt Schwarz. Der Wärmemarkt macht rund 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs in Deutschland aus. Im Privathaushalt werden sogar rund 90 Prozent der eingesetzten Energie für Heizung und Warmwasserbereitung verwendet. Bis 2040 soll München die erste deutsche Großstadt werden, in der Fernwärme zu 100 Prozent aus regenerativen Energien gewonnen wird. Den wesentlichen Beitrag hierzu soll die Geothermie liefern.
Geothermische Dublette Freiham
Die Nutzung der Geothermie erfolgt in einem geschlossenen Kreislauf, der aus zwei Bohrungen besteht, dem sogenannten Dublettensystem. Über die Förderbohrung wird das heiße Tiefenwasser an die Oberfläche befördert. Dort wird in einem Wärmeübertrager die Wärmeenergie des Thermalwassers zur weiteren Nutzung auf das Fernwärmewasser übertragen. Das abgekühlte Wasser wird in der Injektionsbohrung wieder zurückgeführt – der Thermalwasserkreislauf ist geschlossen. Dem Untergrund wird also kein Wasser entnommen, nur die Wärme des Thermalwassers wird genutzt. Dabei kann die Wärme des Thermalwassers umso besser genutzt werden, je weiter es abgekühlt wird. In Freiham wird deshalb für das Neubaugebiet ein spezielles Niedertemperaturnetz installiert, bei dem das Fernwärmewasser bei der Energienutzung in den Gebäuden sehr weit ausgekühlt wird. Somit kann dann folglich auch das Thermalwasser weiter ausgekühlt und der gleichen Menge Thermalwasser mehr Wärmeenergie entzogen werden. Die Geothermie wird so besonders effizient genutzt.
Die beiden Bohrungen werden in Freiham von verschiedenen Standorten abgeteuft. Das Thermalwasser wird in einer speziellen Leitung zwischen den Standorten und dem Heizwerk geführt. Die Bohrarbeiten am südlichen Bohrplatz werden zirka drei Monate dauern, dann zieht die Bohranlage an den nördlichen Bohrplatz um. Geplant ist, dass in der Anlage Thermalwasser mit einer Ergiebigkeit von über 80 Liter pro Sekunde aus einer Tiefe von über 2300 Metern mit einer Temperatur von über 80 Grad genutzt werden kann.
SWM Fernwärme-Vision
Die SWM gewinnen die Fernwärme heute vorwiegend im umweltschonenden Kraft-Wärme-Kopplungs-Prozess (KWK). KWK ist, neben den erneuerbaren Energien, der umweltverträglichste technische Prozess in der Energieerzeugung: In den hochmodernen KWK-Anlagen der SWM wird die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme nicht wie bei herkömmlichen Kraftwerken ungenutzt in die Atmosphäre abgeleitet, sondern in das Fernwärmenetz eingespeist. Mit der Nutzung der Abwärme aus der Stromerzeugung als Fernwärme stehen dem Münchner Wärmemarkt rund vier Milliarden Kilowattstunden umweltschonend erzeugte Heizenergie zur Verfügung. Um diese Menge durch ölbetriebene Hausheizungen zu erzeugen, wären zirka 450 Millionen Liter Heizöl nötig. Die hohe Energieausnutzung bei der KWK spart zirka eine Million Tonnen CO2 ein. Das entspricht in etwa dem jährlichen Ausstoß des gesamten Pkw-Verkehrs in München.
Mit seiner Fernwärme-Vision 2040 wird das Stadtwerk die ohnehin schon gute Klima- und Ressourcenbilanz der Fernwärme noch einmal verbessern. Aufgrund der besonderen Lage Münchens und der Region wird die Geothermie den wesentlichen Beitrag leisten: In München und dem Umland sind die geologischen Voraussetzungen so gut wie in nahezu keiner anderen Region Deutschlands. Geothermische Energiequelle ist heißes Thermalwasser aus gut durchlässigen Kalksteinschichten im regional weit verbreiteten Malm. München sitzt auf einem riesigen Vorrat dieser umweltfreundlichen Energieart: Unter der Erdoberfläche befindet sich in einer Tiefe von 2000 (nördliche Stadtgrenze) bis über 3000 Metern (südliche Stadtgrenze) ein Heißwasservorkommen mit Temperaturen von 80 bis zu über 100 Grad Celsius. Die Wärme aus diesem Thermalwasser lässt sich optimal zum Heizen nutzen. Hierzu wird das heiße Wasser an die Oberfläche gepumpt und über Wärmetauscher geleitet, wobei ihm die Energie entzogen wird. Das abgekühlte Wasser wird dann wieder in die Tiefe zurückgeführt. Somit ist Erdwärme ein Kreislauf ohne Eingriff ins Ökosystem.
Nach der vollständigen Erschließung der Geothermie stünden – abhängig von dem dann erforderlichen Wärmebedarf, der technischen Entwicklung und Verfügbarkeit – noch die beiden „grünen Brennstoffe“ Biogas beziehungsweise in einem letzten Schritt auch Windgas zur Erzeugung von regenerativer Fernwärme zur Verfügung. Einen weiteren Beitrag kann der erneuerbare (biogene) Anteil im Restmüll liefern. Bei ihrer Vision „100 Prozent Fernwärme aus erneuerbaren Energien“ kommt den SWM zugute, dass der Energiebedarf zu Heizzwecken durch Energieeinspar- und durch Energieeffizienzmaßnahmen wie Gebäudesanierungen langfristig nach und nach sinken wird, während der Warmwasserbedarf relativ konstant bleiben wird.
Zur Realisierung ihrer Vision haben sich die SWM die notwendigen Bergrechte (Aufsuchungserlaubnisse) im Wesentlichen für ganz München gesichert. Die Planungen für die nächste Geothermieanlage der SWM laufen bereits. Diese soll in der Schäftlarnstraße auf dem Gelände des Heizkraftwerks Süd entstehen. Es sind vier Bohrungen vorgesehen („Doppeldublette“). Die erwartete Thermalwassertemperatur liegt bei über 95 Grad Celsius. Die Anlage liegt im Schnittpunkt dreier Netze: Bis zu 30 Megawatt können in die Netze Innenstadt, Sendling und Perlach eingespeist werden. Der Bohrbeginn ist für Anfang 2018 geplant, die Inbetriebnahme vor der Heizperiode 2019/20. Bis 2025 wollen die SWM bis zu fünf weitere Geothermie-Anlagen bauen. Dazu suchen die SWM nach weiteren Standorten und werden hierzu eine 3D-Seismik-Messung durchführen. Nach Abschluss ihrer Auswertung werden die SWM die nächsten Standorte schrittweise bekanntgeben. Nach derzeitigem Kenntnisstand wird der Raum Perlach erschlossen – vorausgesetzt, die Erwartungen der SWM an die Anlagen in Freiham und in der Schäftlarnstraße bestätigen sich.
Vibro-Seismik: das Ohr in die Tiefe
Im südlichen Bereich der Stadt München werden für die Thermalwasservorkommen im Malm Temperaturen um 100 Grad Celsius erwartet. Mittels einzelner Messlinien (2D-Seismik) haben die SWM bereits erkundet, dass die Thermalwasservorkommen in Tiefen ab 2200 Metern (im Westen) und ab 3200 Metern (im Osten) liegen. Auf der Suche nach den besten Standorten für den weiteren Geothermie-Ausbau wollen die SWM mit einem umfangreichen Raster aus mehreren Messlinien (3DSeismik) ab November 2015 die genaue Lage der Thermalwasserschichten erkunden. Die sogenannte Vibro-Seismik funktioniert ähnlich einem Echolot: Entlang einer Linie werden an vielen Stellen Schwingungen in die Tiefe ausgesendet. Über zahlreiche Geophone wird das Echo aufgezeichnet. Die Geophone funktionieren dabei wie hochempfindliche Mikrofone, die das reflektierte Schallsignal aus dem Untergrund aufnehmen und messen. Das umfangreiche Messmaterial wird detailliert ausgewertet. Mit der 3D-Seismik wird ein zusammenhängendes Gebiet von 170 Quadratkilometern erkundet. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Derzeit werden die entsprechenden Betretungsgenehmigungen für die 3DSeismik eingeholt und die genauen Fahrstrecken geplant. Sobald die Details feststehen, werden die SWM ausführlich hierüber informieren.
Einbinden der Geothermie und Einhalten der Rücklauftemperatur
Damit die Fernwärme ihr volles Potenzial ausschöpfen kann, müssen mehrere Faktoren erfüllt sein: Parallel zur schrittweisen Erschließung der geothermischen Potenziale werden die SWM das Fernwärmenetz aus- und umbauen. Das ist notwendig, damit die auf erneuerbaren Energien basierende Fernwärme auch optimal in das Netz eingebunden werden kann. Dafür müssen das vorhandene Netz und die Anlagen in den versorgten Gebäuden langfristig angepasst werden. Die baulichen Maßnahmen am Netz und an den Kundenstationen werden sich über einen längeren Zeitraum hinziehen. Die Gebäude-Eigentümer beziehungsweise -Verwaltungen wiederum können durch technisch einwandfreie Hausinstallation dafür sorgen, ein optimales Temperaturgefälle zwischen Vor- und Rücklauf sicherzustellen. Denn die Rücklauftemperatur beeinflusst die Leistungsfähigkeit einer Geothermie-Anlage entscheidend. Es gilt: Je niedriger die Rücklauftemperatur in das Netz eingespeist wird, umso effizienter wird die eingesetzte Energie genutzt. Das Einhalten der vereinbarten Rücklauftemperatur ist dank moderner Technik kein Problem. Die SWM beraten Kunden und Installateure, wie gerade bei Neubauten die Rücklauftemperatur eingehalten werden kann.
SWM Vorreiter bei der Tiefengeothermie
Die SWM sind eines der führenden deutschen Unternehmen für Fernwärme und Tiefengeothermie und verfügen über jahrelange Erfahrungen. Ihre erste Geothermie-Anlage ging 2004 in Riem in Betrieb: Sie ist bis heute ein vielbesichtigtes Vorbildprojekt. Hier nutzen die SWM die Geothermie zur Wärmeversorgung der Messestadt Riem. Mit dem über 90 Grad Celsius heißen Wasser aus 3000 Metern Tiefe wird der Wärmebedarf der Messestadt und der Neuen Messe München gedeckt (Ausnahme Spitzenlast). In Sauerlach gehen die SWM aufgrund der geologischen Situation noch einen Schritt weiter. Denn dort ist die Temperatur des Thermalwassers wesentlich höher als in München – mehr als 140 Grad Celsius in zirka 4200 Metern Tiefe. Dadurch wird es möglich, zusätzlich zur Heizwärme auch elektrischen Strom zu erzeugen. Das geothermische Heizkraftwerk Sauerlach gewinnt Strom für 16.000 Haushalte und stellt gleichzeitig Wärme für Sauerlacher Haushalte bereit. Die Anlage ging Anfang 2013 offiziell in Betrieb.
