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29.03.2017

Wärmeenergie aus dem Untergrund

Mit sogenannten Impulsfahrzeugen werden Bodenvibrationen zur Messung des Untergrunds erzeugt.

Das Forschungsprojekt "GeoTief Wien" lotet Heißwasserquellen für die Fernwärmeerzeugung in der Bundeshauptstadt aus.
In München nutzt man schon seit mehr als zehn Jahren hydrothermale Tiefengeothermie.

Unter der Stadt an der Donau schlummern weder Gold noch Diamanten. Aber dafür möglicherweise etwas für eine wachsende Großstadt viel Wertvolleres: Energie. Im Osten der Stadt werden tief liegende Heißwasservorkommen vermutet. Denn die Hitze des etwa 5000 Grad heißen Erdkerns strahlt bis unter die Oberfläche. So stark, dass bereits drei Kilometer unter der Erde vorhandene Wasserreservoirs kochen. Das ist vor allem für die Fernwärme interessant. Daher hat Wien Energie gemeinsam mit verschiedenen Institutionen wie der Geologischen Bundesanstalt, der Universitäten Wien und Salzburg und der Zentralanstalt für Metorologie und Geodynamik auf der hohen Warte die Plattform "GeoTief Wien" ins Leben gerufen. Dieses Energieforschungsprojekt soll herausfinden, welches Heizpotenzial unter dem östlichen Wien steckt.

Messen ohne Bohren

Dafür wurden im Februar und März im 22. Bezirk im Umfeld der Seestadt Aspern auf zwei Routen seismische 2D-Messungen bis Wittau und Raasdorf durchgeführt. "Wir haben uns hier München als Vorbild genommen, wo 2015 erfolgreich seismische Messungen im Stadtgebiet erfolgt sind", erklärt Wien Energie-Sprecher Boris Kaspar.

Entlang der Strecke werden empfindliche Mikrofone, sogenannte Geomikrofone, ausgelegt, die via Kabel mit einer mobilen Registriereinheit verbunden sind. Dann fährt ein Wanderkonvoi aus Impulsfahrzeugen die Strecke entlang. Alle zehn bis zwanzig Meter bleibt er stehen und erzeugt kurze Bodenvibrationen, indem mit einer hydraulischen Platte auf den Boden gestampft wird. Diese sind mit dem Vorbeifahren einer Straßenbahn vergleichbar. Die Impulse werden von den verschiedenen Erdschichten unterschiedlich reflektiert und von den Geomikrofonen eingefangen. So lässt sich ein zweidimensionales Bild des Untergrunds zeichnen.

Das Verfahren stammt aus dem Bergbau und kommt ohne Probebohrungen im Stadtgebiet aus, da mit Schall gearbeitet wird. Statt Löchern bleiben höchstens Fahrspuren des Konvois zurück. Auf den insgesamt 26 Kilometer langen Strecken wurden 2600 Geomikrofone ausgelegt, die Datenvolumen von mehr als 1,2 Terabyte gesammelt haben. Das entspricht 240 HD-Spielfilmen oder 300.000 Liedern auf mp3. Nach der Datenauswertung werden dreidimensionale Messungen im Winter durchgeführt. "Aus all diesen Daten entsteht dann eine Art Schatzkarte, die die Gesteinsstruktur unter der Stadt und Heißwasservorkommen anzeigt", sagt Kaspar.

Entscheidung in zwei Jahren

Die Nutzbarmachung von Heißwasser erfolgt über das System der hydrothermalen Tiefengeothermie. Mittels Förderbohrung wird das Thermalwasser an die Oberfläche gepumpt. Das kochende Wasser wird dann durch Wärmetauscher gejagt. Diese dienen der Fernwärmeauskopplung und werden zum Heizen verwendet.

"Die Energie könnte dann in das bestehende Fernwärmenetz eingespeist werden, das sich wie ein Wärmering um Wien zieht und weiter verästelt. Hat das Wasser im Primärkreislauf eine Temperatur von etwa 150 Grad, kommt es im Sekundärnetz, beziehungsweise bei den Kunden dann zu Temperaturen zwischen 60 und 90 Grad an", meint Kaspar. Man wolle bewusst auf kurze Wege und ein bestehendes Netz zur Einspeisung setzen, damit die Energie auch für die Stadt nutzbar gemacht werden kann, heißt es weiter.

Das abgekühlte Thermalwasser wird durch einen zweiten Bohrkanal, die sogenannte Injektionsbohrung, wieder zurück unter die Erde gepumpt, wo es sich erneut erhitzt. Es wird daher nicht ins Ökosystem eingegriffen. Deshalb zählt Geothermie auch zu den erneuerbaren Energien.

Ob die vorhandenen Heißwasservorkommen ausreichen, um weitere Investitionen und tatsächliche Förderbohrungen zu rechtfertigen, darauf will man sich bei Wien Energie noch nicht festlegen. "Wir rechnen damit, dass wir das in etwa zwei Jahren entscheiden können", betont Kaspar. Sicher ist jedoch, dass die Vorkommen im Fall des Falles der Fernwärme zugute kämen.

München baut vierte Anlage

Wie die tief liegenden Heißwasserquellen Wien nutzen könnten, kann man sich bereits in der Vorbildstadt München ansehen. Dort setzt man bereits seit mehr als zehn Jahren auf Tiefengeothermie als Wärmelieferant. 2004 wurde im östlichen Stadtteil Riem die erste Geothermie-Anlage errichtet. Diese pumpt etwa 90 Liter Thermalwasser pro Minute zutage, das etwa 95 Grad heiß ist.

Die von den Münchner Stadtwerken als Vorbildprojekt bezeichnete Anlage fördert genug Wärmeenergie zutage, um den Bedarf der Messestadt Riem sowie der Neuen Messe München zu decken. Das Kraftwerk weist eine thermische Leistung von 13 Megawatt auf. Ähnliches vermag das thermische Kraftwerk im westlichen Stadtteil Freiham zu stemmen. Die 2500 Meter tief liegenden Heißwasserquellen liefern eine thermische Leistung von 12 Megawatt.

In der Gemeinde Sauerlach südlich der deutschen Großstadt geht man sogar einen Schritt weiter. Da die dortigen Thermalquellen viel tiefer liegen als im Stadtgebiet - nämlich 4200 Meter unter der Erde -, ist das geförderte Wasser dort mehr als 140 Grad heiß. Das Heizkraftwerk versorgt die Gemeinde nicht nur mit Wärme, sondern kann durch einen zusätzlich angehängten Turbinenkreislauf auch noch Strom für 16.000 Haushalte erzeugen. Jene seismischen Messungen, die 2015 in München durchgeführt wurden und an denen sich das Projekt GeoTief Wien orientiert, entdeckten weitere Heißwasservorkommen in der Münchner Innenstadt.

Auf dem Gebiet des bereits bestehenden Heizkraftwerks Süd werden aktuell die Vorbereitungen für den Bau einer dritten Geothermalanlage in der Stadt getroffen. Die Bohrarbeiten sollen Anfang 2018 beginnen, man erwartet sich vom Kraftwerk eine thermische Leistung von 30 Megawatt.

Bei den Münchner Stadtwerken setzt man immer stärker auf Geothermie für die Fernwärme. Sie soll das ambitionierte Projekt unterstützen, den Wärmebedarf der Stadt bis 2040 rein aus erneuerbaren Energien zu decken, heißt es. Dass es dazu jedoch einer Vielzahl an Thermalkraftwerken bedarf, zeigt der Vergleich: Das mit fossilen Brennstoffen betriebene Heizkraftwerk Süd erreicht über Kraft-Wärme-Kopplung eine Maximalleistung von 814 Megawatt für die Fernwärme. Auch in Wien kommt das größte Kraftwerk in Simmering auf etwa 800 Megawatt Fernwärmeleistung.

In Wien bäckt man unterdessen kleinere Brötchen, was die Zielsetzungen anbelangt. "Unser strategisches Ziel ist es, den Anteil an erneuerbaren Energien für die Wärmeversorgung bis 2030 auf 40 Prozent zu steigern. Geothermie wäre dazu einer der möglichen Wege", so Boris Kaspar.

Quelle: wienerzeitung.at/Alexander Maurer

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