Dokumentation Nutzung tiefer Geothermie in industriellen Prozessen Studie Jänner – Dezember 2018 Dipl. Ing. Simon Lassacher Dr. Simon Moser Dipl. Ing. (FH) Johannes Lindorfer I Industrielle Nutzung von Tiefengeothermie Studie 2018 Glossar Aquifer Grundwasserhorizont oder Grundwasserträger, Gesteinskörper mit Hohlräumen, der zur Leitung von Grundwasser geeignet ist Dublette Die geothermische Dublette besteht aus der Förderbohrung zur Wasserentnahme und Injektionsbohrung zur Rückführung des abgekühlten Thermalwassers. Durchlässigkeit Eigenschaft eines Gesteins für Wasser durchströmbar zu sein. Die Durchlässigkeit hängt von den Eigenschaften des Aquifers (Poren-, Klüfte, Karsthohlräume) sowie von den physikalischen Eigenschaften des Wassers (z.B. Temperatur und Dichte) ab. Erschließungshorizont Geologische Schicht in der die Gewinnung von Erdwärme erfolgen soll. Es können auch mehrere (übereinanderliegende) geologische Schichten sein. Formationstemperaturen Thermalwassertemperaturen an der Oberkante des Aquifers Heilwasser Grundwasser, das aufgrund seiner Eigenschaften und ohne jede Veränderung seiner natürlichen Zusammensetzung geeignet ist, therapeutischen Zwecken zu dienen Kaskade Stufenförmige Abkühlung des Thermalwassers durch verschiedene Nutzungsstufen (z.B. Prozesswärme, Gewächshaus, Fischteich) Malm Oberer Jura, oberste Schicht des Jura Mächtigkeit Dicke eines Gesteinspakets Natürlicher Überlauf Natürliche Förderrate einer Thermalwasserbohrung verursacht durch den hydrostatischen Druck Scaling Mineralablagerungen in Rohrleitungen oder anderen Bauteilen, bedingt durch den Thermalwasser-Chemismus Störungszonen Bereiche in sedimentären oder kristallinen Gesteinen, die von zahlreichen Bruchzonen durchzogen sind Temperaturspreizung Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur. In der Geothermie entspricht es näherungsweise der Differenz zwischen der Förder- und Reinjektionstemperatur des Thermalwassers TVD Technical Vertical Drilling, vertikale Bohrtiefe ab Bohrplatz II Industrielle Nutzung von Tiefengeothermie Studie 2018 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ....................................................................................................................................................... 2 1.1 Ausgangssituation ............................................................................................................................. 2 1.2 Zielsetzung........................................................................................................................................ 2 1.3 Gliederung ........................................................................................................................................ 3 2 Geothermie .................................................................................................................................................... 4 2.1 Ursprung ........................................................................................................................................... 4 2.2 Klassifizierung ................................................................................................................................... 4 2.3 Nutzung ............................................................................................................................................ 4 2.4 Erschließung ..................................................................................................................................... 5 2.5 Europaweite Verbreitung .................................................................................................................. 6 2.6 Chancen und Hemmnisse ................................................................................................................. 7 2.7 Status Quo Oberösterreich ............................................................................................................... 7 2.7.1 Molassebecken .................................................................................................................................................. 8 2.7.2 Bestandsanlagen ............................................................................................................................................. 10 2.7.3 Rechtlicher Rahmen in Österreich ................................................................................................................... 14 2.7.4 Regensburger Vertrag ..................................................................................................................................... 15 2.8 Zusammenfassung und Ausblick .................................................................................................... 16 3 Potentialberechnung .................................................................................................................................. 18 3.1 Vorangegangene Studien ............................................................................................................... 18 3.2 Methodik ......................................................................................................................................... 20 3.2.1 Datengrundlage ............................................................................................................................................... 21 3.2.2 Verwendete Programme .................................................................................................................................. 21 3.3 Thermalwassertemperaturen .......................................................................................................... 22 3.3.1 Berechnung ..................................................................................................................................................... 22 3.3.2 Ergebnisse ....................................................................................................................................................... 23 3.4 Potentialkarten ................................................................................................................................ 25 3.4.1 Berechnung ..................................................................................................................................................... 26 3.4.2 Szenarien ........................................................................................................................................................ 26 3.5 Ergebnisse ...................................................................................................................................... 27 3.5.1 Leistung pro Dubletten .................................................................................................................................... 27 3.5.2 Leistung pro Gemeinde ................................................................................................................................... 31 3.5.3 Wärmepotential pro Gemeinde ........................................................................................................................ 34 3.6 Diskussion, Zusammenfassung und Ausblick ................................................................................. 37 4 Industrielle Nutzung von Geothermie ....................................................................................................... 44 4.1 Globale Statistik .............................................................................................................................. 44 4.2 Wärmebedarf im Oberösterreich ..................................................................................................... 45 4.3 Vorteile und Hemmnisse ................................................................................................................. 46 4.4 Anforderungen und Randbedingungen ........................................................................................... 47 4.4.1 Örtlichkeit ......................................................................................................................................................... 47 4.4.2 Temperatur ...................................................................................................................................................... 47 4.4.3 Wärmemenge .................................................................................................................................................. 50 4.4.4 Lastprofil .......................................................................................................................................................... 52 4.4.5 Prozessbeispiele ............................................................................................................................................. 52 4.5 Beispiele für industrielle geothermische Anwendungen .................................................................. 53 III Industrielle Nutzung von Tiefengeothermie Studie 2018 4.5.1 Kaskadische Nutzung ...................................................................................................................................... 53 4.5.2 Brauereien ....................................................................................................................................................... 54 4.5.3 Molkereien ....................................................................................................................................................... 56 4.5.4 Landwirtschaft ................................................................................................................................................