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Waren - Geothermieanlage

Heizwerk Waren. Quelle: Stadtwerke Waren

Im Jahre 1984 nahm am Papenberg in Waren (Müritz) die erste deutsche Anlage zur Nutzung von Erdwärme im Megawatt-Leistungsbereich ihren Betrieb auf und begründete damit die Ära der Nutzung der Tiefen Geothermie für die Wärmeversorgung in Deutschland.

Bereits 1980 wurde mit intensiven Arbeiten zur Nutzung der geothermischen Ressource begonnen. 1981 wurde eine erste Bohrungsdublette - noch zu Forschungszwecken - abgeteuft. 1982 starteten die erfolgreichen Testreihen zur Förderung und Reinjektion - die Geburtsstunden der modernen tiefen Geothermie in Deutschland. Im Ergebnis führten diese 1984 zur Inbetriebnahme der ersten geothermischen Heizzentrale.

Die Anlage wurde bis Mitte der 90er Jahre grundlegend saniert. In die 1986 abgeteufte zweite Reinjektionsbohrung wird seit 32 Jahren erfolgreich ausgekühltes Thermalwasser reinjiziert - unter vergleichbaren geologischen Bedingungen eine weltweit einmalige technische Leistung. Das umfangreiche Know-how, welches beim Betrieb der Anlage angesammelt wurde, ist für die Weiterentwicklung der Geothermie in Deutschland insgesamt von großer Bedeutung gewesen. 

Steckbrief

Name der Anlage

Heizwerk Waren

Standort

Waren (Müritz)

Eigentümer/ Betreiber

Stadtwerke Waren

Nutzungsart

Hydrothermale Dublette

Jahr der Inbetriebnahme

1984

Leistung thermisch [MWth]

1,3

Leistung elektrisch [MWel]

-

Bohrungen [m]

1.565

Thermalwassertemperaturen [⁰C]

83

Förderraten [kg/s]

17

Sonstiges

-

Beschreibung der Anlage

Der technologische Ablauf der Wärmegewinnung beginnt mit der Förderbohrung. Eine elektrisch angetriebene Unterwassermotorpumpe in 170 m Tiefe fördert stündlich 60 m³ Wasser mit einer konstanten Temperatur von rund 60°C und einem Salzgehalt von 158 Gramm pro Liter. Der Wasserspiegel im Bohrloch bewegt sich zwischen einer Tiefe von 110 m und 124 m. Die aggressive Beschaffenheit erfordert einen durchgängigen Korrossionsschutz durch eine kunststoffbeschichtete Bohrungsverrohrung, eine Pumpensteigleitung und erdverlegte Rohre aus Fiberglas, eine obertägige Verrohrung in gummiertem Stahl und Polypropylen, gummierte Behälter und Membranventile.

Nach dem Durchlaufen einer ersten Filterstufe, in der durch hocheffiziente Beutelfilter Bestandteile über 10 µm zurückgehalten werden, gelangt das Wasser in den Wärmeaustauscher. Über 209 Titanplatten wird die Temperatur von 62°C auf 48°C reduziert. Die Wärme wird auf den Süßwasserkreislauf des Heiznetzes übertragen und das abgekühlte Thermalwasser anschließend in der 1.200 m entfernten Injektionsbohrung nahe des Waupacksees verpresst. Zuvor passiert das Wasser eine zweite Filterstufe aus mehreren Filtern, die verhindern, dass Wasserbestandteile mit einer Größe von über 1,5 µm die unterirdischen aufnehmenden Schichten zusetzen können.

Das Thermalwasser befindet sich übertägig in einem geschlossenen Kreislauf. Durch die Stickstoffkompressionsanlage wird ein geringer Überdruck erzeugt. Er verhindert, dass das Wasser mit der Umgebungsluft in Berührung kommt und gewährleistet die Sauerstofffreiheit. Der Kontakt mit Luftsauerstoff hätte Ausfällungen des im Wasser gelösten Eisens zur Folge. 

Geologische Situation, Fluide und Geochemie

Die geologische Basis in Waren (Müritz) bilden poröse Sandsteinschichten des Rätkeuper (Contorta-Schichten), aus denen das Wasser gefördert wird. Wegen des hohen Salzgehalts des Thermalwassers ist die unterirdische Entsorgung nach Wärmeentzug erforderlich. Die 1.200 m entfernte Verpressbohrung reicht in das aufgeschlossene Lias-Sandsteinpaket (Hettang). 

Betriebliche Situation (Ökologie)

Die Geothermie liefert durchschnittlich 500 kW Wärme für das Fernwärmenetz auf dem Papenberg. Die Wärmemenge reicht für die Beheizung von 1.715 Wohnungen und öffentlichen Gebäuden im Grundlastbetrieb. Zur Abdeckung der Spitzenlast und um die erforderlichen Temperaturen bei den Verbrauchern sicherzustellen, werden zwei Wärmepumpen eingesetzt. Die beiden gasmotorischen Aggregate können eine thermische Leistung von je 650 kW abgeben. Rund ein Drittel der Wärmeleistung wird über das Kälteaggregat dem Thermalwasser entzogen. Die restliche Energie entspringt der Motorkühlwasserwärme und der Abgaswärme der Gasmotoren.

Durch gute Isolierung der Anlagenteile und optimale Dimensionierung der Wärmetauscher betragen die gesamten Wärmeverluste des Gasinputs nur 10%. Die 160% Wärmeausbeute ist mit dem Wirkungsgrad eines Gaskessels von 80% vergleichbar. Bei gleicher Heizleistung muss bei dem Einsatz einer Gasmotorwärmepumpe gegenüber einem Gaskessel nur die Hälfte der Gasmenge eingesetzt werden. Natürlich sind die Gasmotoren mit Lambdasonde und Katalysator ausgerüstet, was zu einer Minimierung der Schadstoffe führt. Die Kesselanlage steht zudem nur als Redundanzanlage und bei extremen Witterungsbedingungen in Bereitschaft. Die reinen Heizkosten wie die Abgasemissionen können durch die einzelnen Verfahren um 50% reduziert werden. Die angewandte Technik ist ein wichtiges Instrument zur Schonung der Umwelt und der endlichen Energiereserven der Erde.

Seit 1995 konnten jährlich bis zu 500.000 l Heizöl eingespart werden. Die Menge entspricht dem Transportvolumen von 17 Tanklastfahrzeugen und verdeutlicht die Schonung der Umwelt und den Weg der Stadt Waren (Müritz) zum staatlich anerkannten Heilbad.

Weblink

http://www.stadtwerke-waren.de/03,02,01.html