Potential der hydrothermalen Geothermie zur Stromerzeugung in Deutschland

In der vorliegenden Studie wird das Potential der hydrothermalen Geothermie zur Stromerzeugung in Deutschland untersucht. Ausgehend vom theoretischen Potential der hydrothermalen Wärmemenge im Untergrund wird mit Hilfe einer Analyse der Bestandskraftwerke das technische sowie das wirtschaftliche Potential der Stromerzeugung auf hydrothermaler Geothermie ermittelt. In einem ersten Schritt wird die technische und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der Technologie betrachtet, in dem die in Deutschland in Betrieb befindlichen Anlagen analysiert werden. Derzeit sind zehn geothermische Kraftwerke mit einer installierten Leistung von ca. 41MWel in Betrieb. Bei sieben der zehn Anlagen wird neben Strom auch Wärme in ein Nahwärmenetz ausgekoppelt. Die installierte thermische Leistung der Anlagen mit kombinierter Strom- und Wärmeproduktion liegt bei 142MWth. Aus der Analyse dieser zehn Anlagen wird ein Modell für den elektrischen Netto-Kraftwerkswirkungsgrad und für den elektrischen Netto-Systemwirkungsgrad der gesamten Geothermie-Anlage in Abhängigkeit der Thermalwassertemperatur entwickelt. Erwartungsgemäß steigen beide Wirkungsgrade mit zunehmender Thermalwassertemperatur an, wobei der mittlere Netto-Kraftwerkswirkungsgrad der betrachteten Anlagen bei 11,3% liegt. Um die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit zu beurteilen werden die Stromgestehungskosten der Bestandsanlagen untersucht und ein Modell in Abhängigkeit der Thermalwassertemperatur und des geothermischen Gradienten entwickelt. Über den geothermischen Gradienten wird die Länge der Bohrungen berücksichtigt, um eine bestimmte Thermalwassertemperatur zu erreichen. Diese Bohrungslänge beeinflusst wiederum sehr stark die herbei entstehenden Kosten und damit auch die Wirtschaftlichkeit eines geothermischen Projekts. Diese Analyse ergibt, dass die Stromgestehungskosten mit steigenden Thermalwassertemperaturen zwar sinken, es bei niedrigen geothermischen Gradienten aber zu einem Anstieg der Kosten bei hohen Temperaturen auf Grund der tiefen Bohrungen kommt. Die mittleren Stromgestehungskosten der betrachteten Anlagen liegen unter Berücksichtigung einiger Annahmen bei 26,5 ct/kWh. Aufbauend auf dieser Analyse des Stands der Technik wird in einem zweiten Schritt das Potential der Technologie bestimmt. Das theoretische Potential der hydrothermalen Wärmemenge im Untergrund stützt sich dabei auf Daten aus der Literatur. Dieses theoretische Potential ist klassifiziert nach Temperaturniveau und Region. Mit Hilfe des entwickelten Modells für die technische Leistungsfähigkeit kann daraus ein technisches Potential der Stromerzeugung in Abhängigkeit der Thermalwassertemperatur ermittelt werden. Insgesamt beträgt dieses Potential 11 547TWhel. Wird nun weiterhin die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der Technologie berücksichtigt, ergibt sich ein wirtschaftliches Potential von 8 696TWhel. Dieses wirtschaftliche Potential hängt ganz entscheidend von verschiedenen Rahmenbedingungen und Annahmen ab wie z. B. den Strom- und Wärmeverkaufspreisen, der Auslastung der Anlagen oder der wirtschaftlichen Nutzungsdauer der Anlagen. Daher werden die Ergebnisse einer Sensitivitätsanalyse unterzogen, um die Auswirkungen der Einflussfaktoren zu quantifizieren. Das oben genannte wirtschaftliche Potential bezieht sich dabei auf die gesamte Wärmemenge im Untergrund. Um wiederum daraus den jährlichen Beitrag der Geothermie zu bestimmen, muss die Regeneration der Wärmemenge im Untergrund berücksichtigt werden. In dieser Studie wird die regenerative Nutzung der geothermischen Energie untersucht. Daraus folgt, dass die mittlere Ausbeutungszeitraum mindestens dem Regenerationszeitraum entsprechen muss. Aus dieser Forderung ergibt sich ein jährliches, regeneratives und wirtschaftliches Potential von 8,7TWhel/a und 43,5TWhth/a. Dies entspricht derzeit einem Anteil am Bruttostromverbrauch von 1,44% und einem Anteil am Wärmebedarf für Raumwärme und Warmwasser von 5,16 %. Die installierte Brutto-Leistung liegt dabei bei 1 790MWel, was bei einer durchschnittlichen Anlagengröße von 4,1MWel insgesamt 437 Anlagen entspricht.     «

In der vorliegenden Studie wird das Potential der hydrothermalen Geothermie zur Stromerzeugung in Deutschland untersucht. Ausgehend vom theoretischen Potential der hydrothermalen Wärmemenge im Untergrund wird mit Hilfe einer Analyse der Bestandskraftwerke das technische sowie das wirtschaftliche Potential der Stromerzeugung auf hydrothermaler Geothermie ermittelt. In einem ersten Schritt wird die technische und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der Technologie betrachtet, in dem die in Deutsch...     »