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Landshut am „Hot-Spot“ - Geothermie ein zentraler Bestandteil bei der Suche nach Wärmeverbundlösungen

Im Zuge der aktuellen politischen und energiewirtschaftlichen Entwicklungen wird zunehmend nach neuen Energie- und Klimaschutzkonzepten für Kommunen gesucht. Dabei stehen die Modernisierung der Energiebereitstellung und die Erschließung der örtlichen Ressourcen im Vordergrund.

Bild 1: Temperaturverteilung in Bayern.

Bild 2: Wärmedichtenkarte Landshut.

Bild 3: Erschließungsszenario Landshut.

Neu erschienen: Wegweiser zur Erdwärmeheizung

 

Auf der Grundlage eines Wärmekatasters lassen sich mögliche Wärmeverbundlösungen hinsichtlich der zukünftigen Wärmeversorgung identifizieren und mit möglichen Erschließungsszenarien verknüpfen. Für die bayrische Stadt Landshut wurde hierzu von der Firma Team für Technik GmbH – Ingenieurbüro für Energie- und Versorgungstechnik – der Wärmebedarf analysiert und darauf aufbauend ein Wärmeverbundsystem entwickelt. Die Team für Technik GmbH ist eine Ingenieurgesellschaft mit langjähriger Erfahrung in den Bereichen Erneuerbare Energien, Fernwärme und Energiekonzepten.

Die Anomalie

Der Standort von Landshut birgt aus geologischer Sicht ein enormes Potenzial zur Erschließung geothermischer Wärmequellen. Die Stadt befindet sich auf einem sogenannten „Hot-Spot“, einer geothermischen Anomalie am Landshut-Neuöttinger Hoch, dessen ca. 70°C heißes Thermalwasser bereits ab 500 m vorzufinden ist (Bild1). Diese Tatsache sprach dafür, bei dem zukünftigen Klimaschutzkonzept u.a. auf Geothermie als Wärmequelle zu bauen und deren Vorteile für die Stadt und deren Bürger freizusetzen.
Die Stadt Landshut erarbeitete für ihr Stadtgebiet ein Klimaschutzkonzept. Hierzu wurde die Team für Technik beauftragt, auf Basis räumlich hochaufgelöster Wärmekataster den Wärmebedarf ausgewählter Stadtteile und einiger zusätzlicher Liegenschaften in der näheren Umgebung zu ermitteln sowie die Machbarkeit von Wärmeverbundvarianten zu untersuchen.

Wärmekataster und Erschließungsszenarios

Das Kataster ermöglicht eine räumliche Darstellung des Wärmebedarfs und zugleich eine Kennzeichnung von Gebäuden, die einen besonders hohen Wärmeverbrauch besitzen (Bild 2).
Die dazu notwendigen Daten, wie Baujahr, Art der Gebäudenutzung, Dimension der beheizten Fläche und der jeweilige Brennstoffbedarf wurden zum einen bei der Stadt angefordert und zum andern mittels Fragebögen und Einzelbefragungen erhoben.
Im nächsten Schritt wurden aufbauend auf dem Wärmekataster mögliche Wärmeverbundsysteme definiert (Bild 3). Dazu zählen ein abwärmegespeister Wärmeverbund im Industrieviertel (a), die Versorgung des östlichen Gebietes aus einem Biomasse-Heizkraftwerk (b), der Aufbau einer zentralen Nahwärmeversorgung für kommunale Gebäude im Westen (c) sowie einer möglichen Fernwärme in Altdorf und einer kommunalen Nahwärmebereitstellung für St. Wolfgang (d).
Wirtschaftlichkeit und Bewertung
Für jeden Wärmenetzabschnitt wurden szenarioabhängig die Übertragungsleistung, die Trassenlänge, die Wärmeverluste und der Druckabfall ermittelt. Darüber hinaus beinhaltet jedes Netzmodell eine Kostenschätzung abhängig von Abschnittslänge und Lage im  Stadtgebiet. Zusammen mit der Nutzungsdauer und den Zinskonditionen ergeben sich daraus die Kapitalkosten.
Als Verbrauchskosten gelten je nach Wärmequelle die angesetzten Wärmemischpreise am Netzeintritt oder die Brennstoffkosten. Dabei wurden bei KWK-Anlagen die Stromgutschriften berücksichtigt. Den letzten Kostenblock bilden die betriebsgebundenen Kosten, die sich aus den Stromkosten für Pumpenanlagen, den Personalkosten und den Wartungs- und Instandhaltungskosten zusammensetzen. Anschließend wurde auf Grundlage der drei Kostenarten und der zu erwartenden Anschlussentwicklung eine dynamische Wirtschaftlichkeitsrechung durchgeführt. Als Ergebnis erhält man den Kapitalwert und die Amortisationszeit, die zur Bewertung der Projektwirtschaftlichkeit dienen.
Die Nutzung der Abwärme einer großen Gießerei im Industrieviertel hat sich nach der  wirtschaftlichen Analyse als prinzipiell machbar und ökonomisch sinnvoll erwiesen. Zur Umsetzung müssten jedoch möglichst bald Investoren, Betreiber und potenzielle Großabnehmer gewonnen werden, da ansonsten wichtige Versorgungsobjekte verloren sein könnten und die hohen Energieeinsparungen und Klimaschutzeffekte für dieses vergleichsweise kleine Netz nicht wahrgenommen werden könnten.
Die Umstellung einer Müllverbrennungsanlage am Standort Lurzenhof auf Biomasse-Reststoffe ist aus technischer Sicht in verschiedenen Varianten möglich, wobei ein wirtschaftlicher Betrieb u.a. von Brennstoffpreisen, vom angewandten Stromvergütungssystem (Direktvermarktung, EEG, KWKG) und den erzielbaren Wärmeerlösen abhängt. Als Abnehmer müssten vor allem Wärmekunden im Gebiet südöstlich der Isar, nämlich zwischen Lurzenhof und Zentrum, akquiriert werden.
Für die Wärmeversorgung westlich des Landshuter Zentrums wurde der Aufbau eines BHKW-Nahwärmenetzes als eine Variante geprüft. Nach eingehender Kostenbetrachtung ergaben sich für diesen Wärmeverbund lukrative wirtschaftliche Kennzahlen. Diese hervorragende Wirtschaftlichkeit ist jedoch noch unter Berücksichtigung der tatsächlichen Energiebezugskonditionen zu bestätigen.
In dem zweiten Szenario wurde ein Verbund kommunaler Gebäude als Vorstufe einer flächendeckenden Fernwärmeversorgung aus Tiefe Geothermie entwickelt. Diese Variante kann aufgrund der vorzufindenden geologischen Verhältnisse nicht nur als wirtschaftliche, sondern auch als wirkungsvolle Klimaschutzmaßnahme für diesen Standort angesehen werden. Um eine wirtschaftliche Betriebsweise mit niedrigen Rücklauftemperaturen zu gewährleisten, muss dem Netz genügend Wärme entzogen werden. Bei einer ausreichenden Anzahl von Abnehmern stünde dem Ausbau einer profitablen Versorgung mit Tiefe Geothermie nichts mehr im Wege.
Zur Versorgung des Stadtteiles St. Wolfgang hatte die Stadt bereits diverse Studien durchgeführt. Dabei sollten die ansässigen kommunalen Einrichtungen mit Nahwärme aus einem Gasbrennwertkessel oder einer Biomasse-Gas-Kombination beliefert werden. Sofern im Nordwesten ein übergeordnetes Wärmenetz aufgebaut wird, sind die kommunalen Gebäude sinnvoller Weise anzuschließen. Des Weiteren hat die angrenzende Gemeinde Altdorf bereits begonnen, das Vorhaben Geothermie-Fernwärme voranzutreiben.
Auf Basis dieser Bestrebung wurden anhand eines Wärmekatasters Gebiete hohen Wärmebedarfs in näherer Umgebung identifiziert. Um einen wirtschaftlichen Anschluss zu gewährleisten, müssen die Rahmenbedingungen für die Rücklauftemperatur, den Mischpreis und die erforderliche zusätzliche Übertragungsleistung geklärt und zeitnah mit der Kundenakquisition begonnen werden.

Geeigneter Betreiber

Eine wesentliche organisatorische Voraussetzung für den Aufbau von Wärmeverbundlösungen ist die Festlegung eines geeigneten Betreibers. Hierbei kommen vor allem die kommunalen Energieversorger  infrage. Da bei ihnen die erforderlichen Strukturen und Kompetenzen für Akquisition, Vertrieb, Netzbetrieb und Tiefbaumaßnahmen bereits bestehen.
Abschließend ist anzumerken, dass die Stadt derzeit zwar über keine größeren Wärmenetze verfügt, die Voraussetzungen aus geologischer, politischer und wirtschaftlicher Sicht für den Aufbau einer stabilen und klimafreundlicheren Fernwärmeversorgung aber dennoch sehr gut erfüllt.

KONTAKT: Team für Technik GmbH - Ingenieurbüro für Energie- und Versorgungstechnik, 81247 München, Tel. 089 89146120, Fax 089 89146110, info@tftgmbh.de, www.tftgmbh.de


Hintergrundpapier zur Stimulation geothermischer Reservoire
Um Politik und Öffentlichkeit über die Methode der „Hydraulischen Stimulation“ in der Geothermie zu informieren, hat der GtV-Bundesverband Geothermie ein Hintergrundpapier erstellt. Damit reagiert der Verband auf die öffentliche Diskussion der vergangenen Monate, die im Zusammenhang mit der Kritik an den sogenannten „Fracking-Technologien“ entstanden ist. Das Papier gibt umfassende technische Informationen zur hydraulischen Stimulation, die für die Nutzung der Tiefen Geothermie als nachhaltige Energiequelle eine bedeutende Rolle spielt.
Das Hintergrundpapier des GtV-Bundesverbandes Geothermie erklärt nicht nur das Verfahren der hydraulischen Stimulation, sondern gibt auch eine Einschätzung der damit verbundenen Risiken und erläutert die angewandten Sicherheitskonzepte. Die Autorengruppe mit Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft macht dabei deutlich, dass bei der Stimulation geothermischer Reservoire meist auf die Beimengung von Chemikalien sowie Stützmitteln verzichtet werden kann und vorwiegend reines Wasser eingesetzt wird. Für alle bestehenden Risiken liegen zudem bewährte Regelungen vor, sodass entsprechende Vorsichtsmaßnahmen vorgenommen werden, die den Eintritt von Gefahren wirksam verhindern. Waldemar Müller-Ruhe, Präsident des GtV-Bundesverbandes Geothermie, fasst zusammen: „In diesem Hintergrundpapier stellt der Bundesverband Geothermie gegenüber Politik und Öffentlichkeit umfassend und sachlich dar, dass der Einsatz dieses Verfahrens in der Geothermie entgegen der vorgebrachten Kritik absolut verantwortbar ist.“
Die Tiefe Geothermie als regenerative, landschaftsschonende und zugleich grundlastfähige Energiequelle wird durch hydraulische Stimulationsmaßnahmen unabhängig von den geologischen Verhältnissen in ganz Deutschland nutzbar. Durch die Injektion von Wasser werden dabei in Gesteinseinheiten bestehende Risse erweitert oder auch zusätzliche Risse erzeugt. So erhöht sich die Durchlässigkeit des Untergrundes und das Thermalwasser kann leichter zirkulieren, um mehr Erdwärme aufzunehmen und an die Oberfläche zu befördern. Die hydraulische Stimulation ermöglicht somit auch die Erdwärmegewinnung aus hydraulisch dichten Kristallin-Gesteinen, die mit Abstand die größte Energieressource des Untergrundes darstellen.
In den vergangenen Monaten ist die Methode jedoch in die Diskussion geraten. Grund ist die Kritik am „Hydraulic Fracturing“ der unkonventionellen Erdgasförderung, da zwischen den jeweils eingesetzten Verfahren technische Parallelen bestehen. So betrifft ein Genehmigungsstopp in Nordrhein-Westfalen neben Erdgasaufsuchungen auch Projekte der Tiefen Geothermie. Der GtV-Bundesverband Geothermie hält diese pauschale Abkehr von jeder Form der auch als „Fracking-Technologien“ bezeichneten Maßnahmen jedoch für
ungerechtfertigt und möchte mithilfe des Hintergrundpapiers über die Methode der hydraulischen Stimulation in der Geothermie aufklären. Müller-Ruhe: „Die Tiefe Geothermie spielt für eine zukunftsfähige Energieversorgung in Deutschland eine bedeutende Rolle. Um von ihrem großen Potenzial zu profitieren, müssen wir bereits erfolgreich angewandte Technologien wie die hydraulische Stimulation nutzen und weiterentwickeln. Mit dem nun veröffentlichten Hintergrundpapier will der GtV-Bundesverband Geothermie einen Beitrag dazu leisten, die kontroversen Diskussionen der vergangenen Zeit zu versachlichen.“
Das Hintergrundpapier zur Stimulation geothermischer Reservoire steht auf der Internetseite des Verbandes www.geothermie.de unter „Publikationen“ zur Verfügung.


Neu erschienen: Wegweiser zur Erdwärmeheizung
In einer Broschüre bietet der GtV-Bundesverband Geothermie umfassende Informationen darüber, wie Geothermie für die Wärmeversorgung des eigenen Hauses eingesetzt werden kann. Das Heft richtet sich als Wegweiser an Hausbesitzer und Bauherren, um die Vorteile einer Erdwärmeheizung noch mehr Menschen zugänglich zu machen.
Die Broschüre erklärt allgemein verständlich nicht nur das Funktionsprinzip und die Arten der Erdwärmeheizung, sondern sie gibt darüber hinaus Auskunft über die richtige Wahl des ausführenden Fachbetriebes, Fördermöglichkeiten oder die Eignung bestehender Heizkörper und Gebäude für die Nutzung der Erdwärme. Denn nach Einschätzung des GtV-BV wissen viele Menschen noch zu wenig darüber, wie eine oberflächennahe Geothermieanlage umzusetzen ist und was es dabei zu beachten gilt. „Hier setzt der GtV-BV mit seiner Broschüre an. Denn um von den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und den großen Vorteilen der Erdwärme uneingeschränkt profitieren zu können, benötigen die Nutzer entsprechende Informationen, die eine reibungslose Umsetzung gewährleisten“, erklärt Stefan Schiessl, Vorsitzender der Fachsektion Oberflächennahe Geothermie des GtV-BV.
Deutschlandweit werden bereits rund 26500 Erdwärmeheizungen mit einer installierten Leistung von über 2500 MW betrieben. Und zu den Nutzern der Anlagen zählen nicht nur Bewohner privater Wohnhäuser. Auch zahlreiche Bürogebäude, wie die neue Zentrale der Spiegel-Gruppe in Hamburg, Bildungseinrichtungen wie das Zentrum für berufliche Bildung und Weiterbildung in Duisburg sowie Verkehrsinfrastrukturen wie das neue Terminal des Berliner Großflughafens BER, gewinnen Heizwärme aus der Erde. Trotz dieser vielfältigen Projekte sieht der GtV-BV noch großes Entwicklungspotenzial. „‚Geothermie in jedes Haus‘ lautet unsere Devise“, so Schiessl, „denn die zweistelligen Minustemperaturen der letzten Zeit haben uns einmal mehr gezeigt, wie wichtig eine zuverlässige und bezahlbare Wärmeversorgung ist. Die Oberflächennahe Geothermie bietet hier entscheidende Vorteile. Sie ist zum einen nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich und steht zu jeder Jahreszeit rund um die Uhr zur Verfügung. Zum anderen gewährleistet sie ihren Nutzern auch in Zukunft stabile Heizkosten, da sie unabhängig ist von den steigenden Preisen fossiler Energien.“
Um potenzielle Nutzer von den Stärken der Oberflächennahen Geothermie zu überzeugen, klärt der Bundesverband in der Broschüre auch über bestehende Vorurteile auf. So amortisieren sich die Mehrkosten der Anschaffung einer Erdwärmeanlage schon nach wenigen Jahren aufgrund ihrer niedrigen Betriebskosten. Diese liegen im Vergleich zu einer Öl- bzw. Gasbrennwertheizung durchschnittlich bei nur 30 – 40%. Zudem eignen sich nicht nur Neubauten für den Einsatz einer Erdwärmeheizung, und auch Beeinträchtigungen des Grundstücks sind bei fachgerechter Ausführung der Anlage nicht zu befürchten. Schließlich rundet eine „Checkliste Erdwärmeheizung“ die Broschüre ab, sodass angehende Geothermienutzer auf einen Blick wissen, was sie beachten müssen.
Die Broschüre „Erdwärme - Tipps für Hausbesitzer und Bauherren“ kann beim GtV-Bundesverband Geothermie unter info@geothermie.de kostenlos bezogen oder auf den Internetseiten des Verbandes www.geothermie.de als pdf-Dokument heruntergeladen werden.

 


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