„nachhaltige technologien 04 | 2024"

BrM Mag. Gregor Götzl, Teamleader Entwicklung Geothermie, EVN Wärme GmbH. gregor.goetzl@evn.at Dipl.-Ing. Franz Hengel ist stellvertretender Leiter der Forschungsgruppe "Thermische Energiespeicher" bei AEE INTEC. f.hengel@aee.at Grundsätzliche Überlegungen zur Einbindung der Tiefen-Geothermie Das Industrieviertel, welches räumlich das südliche Wiener Becken umfasst, steht im Fokus der geo- thermischen Erkundung der EVN-Wärme, da sowohl nutzbare hydrogeothermale Vorkommen als auch eine ausreichende Wärmeabsatzstruktur in Form des überregionalen Wärme- Verbundnetzes „Thermen- region“ vorhanden ist. Im Rahmen erster Ressour- cenbewertungsstudien wurden im südlichen Wiener Becken sechs Großstrukturen („Plays“) identifiziert, die ein technisches Maximalpotenzial von nahezu 10 TWh Wärme pro Jahr für einen Nutzungszeitraum von 60 Jahren aufweisen. Dies übersteigt bei Weitem den derzeitigen Wärmebedarf des Verbundnetzes „Thermenregion“ und verdeutlicht, welches Wert- schöpfungspotenzial in der Geothermie für den Großraum Wien liegt – das Industrieviertel besitzt somit alle Voraussetzungen, die geothermische Modellregion Österreichs zu werden. Die Tiefen-Geothermie stellt neben dem Einsatz von Biogas und Wärmepumpen einen wichtigen Baustein für den Ausbau des Erneuerbaren Anteils in der Ener- gieaufbringung der Thermenregion dar. Gemäß derzeitigem Planungsstand soll der Anteil erneuerbarer Energieträger in der Wärmeerzeugung im Verbundnetz Thermenregion bis 2035 von derzeit etwa 80 Prozent auf etwa 90 Prozent gehoben werden. Zu diesem Zweck ist neben der Aufbringung von 100 GWh pro Jahr zusätzlicher Biomasse, die Bereitstellung von 200 GWh pro Jahr geothermischer Energie an mindestens zwei unterschiedlichen Standorten im Industrieviertel geplant. Die Tiefen- Geothermie soll somit zukünftig für die Bandlastver- sorgung herangezogen werden, wodurch Biomasse für die flexible Lastendeckung zur Verfügung stehen kann. Dadurch lässt sich der Anteil fossilen Erdgases in der Erzeugung weiter reduzieren. Saisonale Großwärmespeicher für die Effizienz- steigerung und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit geothermischer Anlagen Die EVN-Wärme strebt aus wirtschaftlichen Über- legungen einen ganzjährigen Betrieb ihrer Tiefen- geothermie-Anlagen im Umfang von mindestens 100 GWh geothermisch erzeugter Wärme pro Anlage an. Aufgrund des derzeitigen Erzeugungsprofils im Verbundnetz „Thermenregion“ kann ein Leistungs- überschuss während der Sommerperiode entstehen, der aus Effizienzgründen eingespeichert werden sollte. Im Fall besonders ergiebiger Thermalwas- servorkommen werden zur Deckung des saisonalen Speicherbedarfs Lösungen auf Grundlage von Erd- beckenspeicher (Pit Thermal Energy Storage - PTES) oder Hochtemperatur-Aquiferspeicher (Aquifer Ther- mal Energy Storage - ATES) in verschiedenen Studien geprüft. Der Vorteil ATES-basierter Speichersysteme liegt in der Ausnutzung ökonomischer Skaleneffekte bei großen Speichervolumina. Im Gegenzug sind ATES-Systeme mit geologischen Prognoseunsicher- heiten verbunden, die zu einem Investitionskapital- ausfall im Fall nichtfündiger Tiefbohrungen führen können. Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, dass ATES-Systeme aufgrund des Trinkwasserschutzes und des geologischen Aufbaus im Wiener Becken in Tie- fen von etwa 700 Meter bis 2 000 Meter umgesetzt werden können. Neben einem saisonal bedingten geothermischen Leistungsüberschuss können hohe Rücklauftempe- raturen in den Wärmenetzen zu einer reduzierten Wärmeausbeute der Geothermie bei gleichem Stromeinsatz für die Unterwasserpumpen führen. Um Problemlösungen zu identifizieren, führte AEE INTEC im Auftrag der EVN-Wärme eine Modellstudie zur techno-ökonomischen Bewertung des kombinierten Einsatzes von Hochtemperaturwärmepumpen mit saisonalen Großwärmespeichern durch, um den Geo- thermieertrag zu maximieren. Dabei wurden für die Speicherintegration unterschiedliche Standorte und Einbindungsmöglichkeiten erarbeitet und wirtschaft- lich bewertet. Diese wurden alternativen Lösungen gegenübergestellt, falls keine Geothermieausbeute möglich sein sollte, um die Dekarbonisierung der Wärmenetze weiter voranzutreiben. Hierbei wurden PTES-Konzepte mit Biomasse und Wärmepumpen- systeme als Nachheizungsvarianten technisch und wirtschaftlich analysiert. Grundsatzschema zur Kopplung tiefen-geothermischer Anlagen mit saisonalen Großspeichern und Hochtemperatur-Wärmepumpen. Im Fall der Errichtung einer Transportleitung zwischen dem Standort der Geothermie-Anlage und dem Einspeisepunkt in das Fernwärmenetz sieht das Grundsatzschema auch die Versorgung lokaler Anrainer über lokale Wärmenetze sowie die Aufbereitung der geothermisch erzeugten Wärme in der Nähe des Einspeisepunkts vor, um Wärmeverluste in der Transportleitung zu minimieren Quelle: EVN Lokales Anrainer Wärmenetz Transportleitung Geothermie Lokaler Einzelnutzer (z.B. Glashaus) Fernwärme Thermenregion Wärme- Aufbereitung Biomasse, Wärmepumpe Speicher PTES, ATES 21 20 GROSSWÄRMESPEICHER