Beiträge der

Georessource Untergrund zur Energiewende Michael Kühn Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ / Universität Potsdam

acatech Akademietag / 11. April 2013 / Potsdam

Nutzungsoptionen des Untergrundes

Tiefe [m]

Quartär, Tertiär Kreide Jura

1.000 2.000

Trias

3.000

Geologische Schichten

4.000 5.000

Perm

6.000

Karbon

LANU 2012

1

Häufigkeitsverteilung der Worte im Eckpunktepapier zur Energiestrategie

Wie können die Ziele bis 2050 erreicht werden? Minderung Treibhausgasemissionen um 80 % und Anteil Erneuerbare 60 %.

http://www.wordle.net/create

Energieversorgung Deutschlands für Strom + Wärme mit 100 % EE möglich • Studie des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg. • Ziel erreichbar ohne jegliche Importe von Energie, nur auf Basis von eigenen deutschen Ressourcen aus EE. • Modelle liegen innerhalb technischer Potenzialgrenzen und alle notwendigen Technologien sind verfügbar. • Kalkulierte Gesamtkosten für Bau, Erhalt und Finanzierung nicht höher als aktuelle Kosten für Strom und Wärme. • Voraussetzung: Heizwärmebedarf für Gebäude muss auf rund 65 % sinken.

Systemstudie über Erneuerbare Energien (EE)

Henning und Palzer 2012

2

Energieversorgung Deutschlands für Strom + Wärme mit 100 % EE möglich • Massiver Ausbau von Wind und Solaranlagen (10-fach). • Wegen Nichtplanbarkeit der Energieerzeugung aus Sonne und Wind werden Speicher benötigt. • Pumpspeicher-Kraftwerke, Batterien, Wärmespeicher und Methangasspeicher (86 TWh). • Oberflächennahe Geothermie durch Wärmepumpen (140 GW) berücksichtigt.

Henning und Palzer 2012

Seit über 50 Jahren sind in Deutschland Untertage-Gasspeicher in Betrieb • Aktuelle Kapazität = 20 Milliarden Nm3. • Speicher für 200 TWh Methangas. • Doppelte der benötigten Kapazität. Wachstumsraten: 2000-2010 = 10 % (2 Mrd. m3) 1990-2000 = 50 % (10 Mrd. m3) Porenspeicher

Kavernen 1980

1990

2000

2010

Sedlacek 2012

3

Oberflächennahe Geothermie ist mittlerweile Stand der Technik 6.500

Wärmebereitstellung [GWh]

6.000

Stand 2012: 290.000 Anlagen mit 3,1 GW Wachstumsraten: 2012 um 7,6 % mit 22.200 Anlagen 1995-2011 5,6 % / Jahr 2012-2050 5,6 % exponentiell ergibt 43 GW 2012-2050 5,6 % linear ergibt 18 GW

5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0

Jahr

Daten nach AGEE-Stat, März 2012

Kapazität und Ausbau der tiefen Geothermie für die Wärmeversorgung 160

Installierte Leistung [MW]

140

Wachstumsraten: 1991-2011 14 % / Jahr 2012-2050 14 % exponentiell ergibt 25 GW 2012-2050 14 % linear ergibt 0,9 GW

Grünwald/Oberhaching Garching Sauerlach

120

Poing Unterföhring Erding: Erweiterung

100

Aschheim Bruchsal Unterhaching

80

Neuruppin Landau in der Pfalz Pullach

60

München Riem Unterschleißheim Simbach-Braunau

40

Erding Neustadt-Glewe Neubrandenburg

20

Waren / Müritz

0 1985

1986Ͳ1990

1991Ͳ1995

1996Ͳ2000

2001Ͳ2005

2006Ͳ2010

2011

Huenges 2011

4

Untertage Kohlevergasung ist eine Option zur emissionsneutralen Stromproduktion • Technologie für bisher nicht abbauwürdige Kohlelagerstätten. • Übergangstechnologie mit Treibhausgasreduktionspotenzial durch CO2-Speicherung im Bereich der abgebrannten Kohle. • Stromgestehungskosten im wirtschaftlichen Bereich. • Gasimporte für mindestens 50 Jahre substituierbar.

Kempka et al. 2009

CO2-Speicherung bietet THG-Reduktionspotenzial für eine Übergangsphase

Kapazität 6-12 Gt = 16-32 Jahre

BGR 2010

5

Stoffliche Speicherung EE in gekoppelten geologischen Gasspeichern • Überschussenergie zur elektrolytischen Erzeugung von Wasserstoff und anschließender Methanisierung von CO2. • Gesamtwirkungsgrad liegt bei knapp 30 %. • Beispielsweise ließen sich 10 % der Überschussenergie aus Wind in Brandenburg an einem Standort wie Ketzin speichern.

Kühn 2012 / Streibel et al. 2013

Brandenburg ist beim Ausbau der EE Vorreiter im bundesweiten Vergleich • Strategie zielt auf eine klimaverträgliche, wirtschaftliche, sichere und gesellschaftlich akzeptierte Energieversorgung. • Erforschung und Entwicklung innovativer Energiespeicher. • Geothermie fehlt im Konzept, trotz 1. Platz für Brandenburg 2012 in der Erdwärmeliga.

Energiestrategie MWE-Brandenburg 2012

6

Brandenburg verfügt über ausreichend Speicherstrukturen für CH4 und/oder CO2 • Aktuelle Speicher Rüdersdorf, Berlin und Buchholz mit 400 Mio. Nm3 Arbeitsvolumen. • CO2-Speicherung für den Übergang von fossilen Brennstoffen zu EE. • Konkurrierende Nutzungsmöglichkeiten machen unterirdische Raumordnung notwendig.

Höding et al. 2009

Untergrundmanagement erfordert eine noch nicht existierende Infrastruktur • Entwicklung von Verfahren für integriertes Untergrundmanagement. • Verfügbarkeit von Daten für 3D-Raumordnung. • Unterstützung der gesamten Prozesskette von der Planung bis zur Umsetzung. • Gemeinsame Anstrengung von Behörden, Wissenschaft und Wirtschaft. • Start: Aufbau Geologieportal beim LBGR mit interaktivem Zugang zu Untergrunddaten. CEGIT, GFZ

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Georessource Untergrund ist wesentlicher Bestandteil der Energiewende • Strom + Wärme müssen betrachtet werden. Erhöhte Bedeutung Geothermie. • Quantitative Pläne unter Berücksichtigung der Georessourcen erforderlich für eine sachbasierte Diskussion aller Beteiligten. • Nutzung des Untergrundes als Speicher. Kapazitäten für Wärme und stoffliche Speicherung sind ausreichend. • Konkurrierende Nutzung erfordert 3D-Raumordnung und neue datenintegrierende Infrastrukturen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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