Zuschauerfragen zum Online Vortrag #1 : Geothermie – 100% Erneuerbare Fernwärme bis 2030

Dr. Bär ist promovierter Geothermiker im Fachgebiet angewandte Geothermie an der Technischen Universität Darmstadt. Er arbeitet seit 10 Jahren im Bereich der Erforschung der Tiefengeothermischen Potenziale, primär auf deutscher Ebene – dem Oberrheingraben – aber inzwischen seit über 7 Jahren auch auf europäischer Ebene.

Im unseren ersten Online Vortrag (Januar 2021) erzählte uns Dr.Bär wie Fernwärme auch eine gute Option für Mannheim sein könnte. Nach dem Vortrag blieben Fragen offen die wir hier nun veröffentlichen.

Haben Sie den Vortrag verpasst und wollen mehr über Geothermie, eine Alternative für Mannheim, erfahren? Wir haben es aufgenommen und Sie können es sich anschauen:


In Landau kam es ja zu nachgewiesenen Mikrobeben in Zusammenhang mit dem Testkraftwerk, hier ist der Untergrund ja ähnlich wie in Mannheim. Wie ist hier Ihre Einschätzung?

Kristian Bär: Die tiefengeothermische Dublette in Landau erschließt Störungszonen im kristallinen Grundgebirge. Es kommen im Bereich der offenen Bohrlochstrecken aber auch Gesteine des Buntsandsteins und Rotliegend. Zudem war in Landau war der zur Reinjektion benötigte Druck vergleichsweise hoch. In Mannheim ist bisher nach meinem Kenntnisstand nur die Nutzung des Buntsandsteins als Reservoirhorizont geplant und nicht die des kristallinen Grundgebirges. Anhand der Bohrung Brühl wissen wir, dass der Buntsandstein sehr hohe Permeabilitäten aufweisen kann. In diesem Fall sind keine hohen Injektionsdrücke zur Wiedereinleitung der abgekühlten Thermalsole nötig. Die Spannungsverhältnisse in den erschlossenen Störungszonen des Buntsandsteins werden daher voraussichtlich weniger stark beeinflusst, was das Risiko für induzierte seismische Ereignisse signifikant reduziert.

Es hieß, alle Beben fanden bisher nur im kristallinen Grundgebirge unter dem Bundsandstein statt. Können Sie dies noch erläutern?

Kristian Bär: Alle mir bekannten Beben, die im Zusammenhang mit geothermischen Projekten im Oberrheingraben gesehen werden, traten in Tiefenlagen auf, in denen das kristalline Grundgebirge (also granitische Gesteine o.ä.) vorkommen. Die Art der überlagernden Gestein ist hierbei irrelevant wenn diese nicht durch die Bohrungen miterschlossen sind. Im Buntsandstein ist wie bereits beschrieben mit deutlich höherer Permeabilität und Porosität des Gesteins zu rechnen. Dadurch können Injektionsdrücke durch Fluidtransport ins Reservoir deutlich schneller abgebaut werden als im kristallinen Grundgebirge, wo die Permeabilität und Porosität annähernd ausschließlich an Klüfte und Störungszonen gebunden ist.

Auf Island war/(ist?) Geoothermienutzung heftig umstritten. Kennen Sie die Beweggründe für die Kritik?

Kristian Bär: Nein, hierzu ist mir nichts genaueres bekannt.

Richtig geplante und realisierte Projekte sind bei verantwortungsvoller Betriebsweise sehr sicher. Das war bei Kernenergienutzung auch versprochen.

Kristian Bär: Bei der Kernenergie entstehen hochradioaktive Abfälle, die für Millionen von Jahren die Umwelt belasten. Bei der Tiefengeothermie kam es bisher nur sehr vereinzelt zu spürbaren Beben, die allein aufgrund ihrer Magnitude nur minimal Schäden auslösen können. Ich sehe die Vergleichbarkeit der Risiken beider Technologien als nicht gegeben an.

Angenommen es wird entnommene Wärme in Sommerzeiten NICHT wieder zurückgebracht: was geschieht über längeren Zeitpunkt mit der Bodentemperatur?

Kristian Bär: Über natürlichen Wärmetransport (Wärmeleitung im Gestein und Wärmetransport über Fluide) wird sich die eingespeicherte Wärme über einen Zeitraum von mehreren Jahren im Untergrund ausbreiten und sich dabei der natürlichen Untergrundtemperatur angleichen, bis wieder ein thermisches Gleichgewicht erreicht ist. Bei Tiefenlage der Speicherhorizonte von mehreren hundert Metern bis zu 1-2 km ist hier auch langfristig keine Beeinflussung der Temperatur an der Erdoberfläche zu erwarten.

Wie sieht es mit den weißen Flecken auf der Karte für Deutschland aus? Liegen da keine Daten vor, oder ist da mit keinem Potential zu rechnen? Mich interessiert besonders der Kölner Raum.

Kristian Bär: Für viele Bereich Deutschland liegen nach wie vor noch keine ausreichenden Daten über die Beschaffenheit der Untergrunds in geothermisch relevanter Tiefe vor. In anderen Bereichen kommen tatsächlich keine Gesteinsformationen vor in denen eine hydrothermale Stromerzeugung möglich ist, d.h. es gibt keine Gesteinsformationen mit ausreichend hoher Porosität und Permeabilität bei gleichzeitig ausreichend hoher Temperatur. Genauere Informationen finden Sie im Geothermischen Informationssystem (geotIS) von Deutschland. Für den Kölner Raum gibt es auch genauere Informationen des Geologischen Dienstes von Nordrhein-Westfalen.

In wieweit ist Geothermienutzung erneuerbar (falls keine Speicherbetrieb erfolgt)? Bzw. woher kommt die Wärme?

Kristian Bär: Die Wärme kommt zu einem gewissen Anteil aus der natürlichen radiogenen Wärmeproduktion der Gesteine der Erdkruste, die kontinuierlich abläuft und Wärme nachliefert. Ein weiterer Teil kommt durch Wärmeleitung aus dem Erdinnern, ist also quasi die gespeicherte Wärmeenergie aus der Zeit der Erdentstehung. Ob die Geothermienutzung erneuerbar ist, hängt daher stark von den lokalen Wärmequellen und der Wärmeleitung statt sowie der Intensität der Nutzung ab. Hierzu werden regionalskalige geothermische Modelle entwickelt, die diese Prozesse berücksichtigen und somit eine Nutzungsdauer prognostizierbar machen.

Wie ist es möglich, die Wirkung menschgemachter Temperaturgefälle in vergleichsweise kurzen Zeiträumen vorherzusagen?

Kristian Bär: Durch numerische Modellierung des Wärmetransports im Untergrund. Hierbei werden alle physikalischen Prozesse des Wärmetransports simuliert und dabei natürliche Wärmequellen und die Wärmeleitung aus dem tiefen Untergrund genauso berücksichtigt, wie der Betrieb eines geothermischen Kraftwerks.

Wir bedanken uns ganz herzlich für die vielen interessanten Fragen. Auch ein großes Dankeschön an Dr.Bär!


Machen Sie Mannheim beim Klimaschutz zum Vorbild!

Update GKM Juni 2020

Der gegen den Protest von Umweltverbänden 2015 in Betrieb gegangene Block 9 des Grosskraftwerk Mannheim (GKM) hat zwar eine hohe Effizienz, die Strom- und Wärmeerzeugung ist jedoch wegen der hohen CO2– Intensität des Brennstoffs trotzdem mit einem hohen CO2-Ausstoß verbunden.

Das GKM ist doch so effizient. Warum ist es trotzdem klimaschädlich?

Der gegen den Protest von Umweltverbänden 2015 in Betrieb gegangene Block 9 des GKM hat zwar eine hohe Effizienz, die Strom- und Wärmeerzeugung ist jedoch wegen der hohen CO2– Intensität des Brennstoffs trotzdem mit einem hohen CO2-Ausstoß verbunden. Ca. 340 g CO2 werden bei der Verbrennung von 1 kWh Steinkohle frei. Der tatsächlich erzielte thermische und elektrische Wirkungsgrad des Kraftwerks ist nicht öffentlich benannt (theoretisch 47% elektrischer Wirkunsggrad und maximal 70% Energieausnutzung), bei der Verbrennung von 1 kWh Steinkohle entstehen aber maximal ca. 0,4 kWh Strom und 0,3 kWh nutzbarer Wärme. Im realen Betrieb liegt dieser Wert system- und betriebsbedingt aber deutlich niedriger. Die Emissionen sind rechnerisch über 50% höher, als wenn die Wärme im Gasbrennwertkessel erzeugt wird und der Strom aus dem Stromnetz als Vergleich herangezogen werden. Hinzu kommt, dass nur ca. 40% der Wärmeerzeugung des GKM aus Block 9 kommen, der Rest kommt aus den deutlich ineffizienteren und älteren Blöcken (nur 38% elektrischer Wirkungsgrad). Laut Geschäftsbericht 2019 des GKM werden insgesamt (alle Blöcke) nur ca. die Hälfte der Kohleenergie in Strom und nutzbare Wärme umgewandelt. Die andere Hälfte belastet die Umwelt, insbesondere den Rhein, durch Abwärme.

Welche Bedeutung (Systemrelevanz) hat das GKM?

Verantwortlich für eine sichere Stromversorgung sind neben den Betreibern der Kraftwerke die vier Übertragungsnetzbetreiber. Diese werden von der Bundesnetzagentur reguliert. Sobald ein Kraftwerksbetreiber, wie beispielsweise die GKM AG, einen Antrag zur Stilllegung eines Blocks stellt, wird geprüft, ob dies möglich ist. Gegebenenfalls wird eine Genehmigung erteilt oder auch nicht. Eine Transformation zu 100% erneuerbarer Stromproduktion ist wissenschaftlich erforscht und die Machbarkeit nachgewiesen worden. Im Übergang werden zeitweise noch Reserve und Ersatzkraftwerke benötigt.

Bei der Fernwärmeversorgung wird durch eine dezentrale Einspeisung aus verschiedenen erneuerbaren Quellen das System deutlich komplexer. Die wissenschaftlichen und technischen Konzepte liegen bereit, um Spitzen beim Wärmebedarf auch ohne fossile Kraftwerke abzufangen und auch entsprechende Reserven bereitzustellen. Der „Energie- und Zukunftsspeicher“ in Heidelberg-Pfaffengrund ist ein gutes Beispiel für diesen Transformationsprozess. 

Bild Quelle: privat Person


Machen Sie Mannheim beim Klimaschutz zum Vorbild!

FAQ Steinkohle

Das GKM ist ein Investitionshindernis gegen einen klimaverträglichen Umbau der Energie-und Fernwärmewirtschaft in Mannheim und der Metropolregion. Die Milliardeninvestition in die veraltete Steinkohleverbrennung wie bei Bau des Block 9 behindert sinnvolle Investitionen in Energieeffizienz, Erneuerbare Energieträger und Wärmeschutz.

Warum soll das GKM abgeschaltet werden? 

Warum soll das GKM abgeschaltet werden? 

Kohlekraftwerke verschmutzen die Atemluft mit Schadstoffen wie Feinstaub, Stickoxiden,Schwefeldioxid, Quecksilber, Arsen sowie Dioxinen. Das GKM emittiert pro Jahr (2017) unter anderem etwa 6,9 Mio Tonnen CO2, 2900 Tonnen Stickoxide, 90 Tonnen Feinstaub (PM10) und 122 kg Quecksilber. Es gehört damit zu den klimaschädlichsten Kraftwerken in ganz Europa. Die Europäische Umweltagentur hat die Kosten der Umwelt- und Gesundheitsschäden der 28.000 größten Industrieanlagen in der Europa anhand der im PRTR gemeldeten Emissionsdaten mit den wissenschaftlichen Methoden der Europäischen Kommission abgeschätzt. Danach liegt das Großkraftwerk Mannheim auf Rang 53 der Schadenskosten aller europäischen Industrieanlagen.

Das GKM ist doch so effizient. Warum ist es trotzdem klimaschädlich?

Der gegen den Protest von Umweltverbänden 2015 in Betrieb gegangene Block 9 des GKM hat zwar eine hohe Effizienz, die Strom- und Wärmeerzeugung ist jedoch wegen der hohen CO2– Intensität des Brennstoffs trotzdem mit einem hohen CO2-Ausstoß verbunden. Ca. 340 g CO2 werden bei der Verbrennung von 1 kWh Steinkohle frei. Der thermische und elektrische Wirkungsgrad des Kraftwerks ist nicht öffentlich benannt, bei der Verbrennung von 1 kWh Steinkohle entstehen aber ca. 0,4 kWh Strom und 0,3 kWh nutzbarer Wärme. Diese Emissionen sind über 50% höher, als wenn die Wärme im Gasbrennwertkessel erzeugt wird und der Strom aus dem Stromnetz als Vergleich herangezogen werden. Hinzu kommt, dass nur ca. 40% der Wärmeerzeugung des GKM aus Block 9 kommen, der Rest kommt aus den deutlich ineffizienteren und älteren Blöcken.

Kann der Quecksilber-Austausch gefährlich werden?

Quecksilber (Hg) zählt zu den schädlichsten neurotoxischen Substanzen. Einmal in der Atmosphäre, breitet sich Quecksilber weiträumig und über weite Distanzen in der Umwelt und folglich im menschlichen Körper aus. Im Jahr 2017 wurden 122 kg Hg aus dem GKM emittiert. Im Jahr 2015 war das GKM das Steinkohle-Kraftwerk mit den höchsten Hg-Emissionen in Deutschland. Damals lagen die spezifischen Hg-Emissionen bei 5,48 μg/Nm³ (Fracht pro Normvolumen). Das liegt zwar unter dem seit 2019 in Deutschland geltenden Jahres-Grenzwert von 10 μg/Nm³, allerdings gilt dieser Grenzwert hinsichtlich des Standes der Technik als extrem schwach. Mit neuen Filtertechnologien wären Werte unter 1μg/Nm³ rasch umsetzbar. Zum Vergleich: In den USA gilt ein 30-Tage-Grenzwert (Ein rollender 30-Tage-Grenzwert ist an sich bereits strenger als ein Jahresdurchschnitt wie in Deutschland) für Steinkohle von 1,5-2,2 μg/Nm³. Durch den Einsatz von moderner Filtertechnologie konnte in den USA innerhalb von 2 Jahren fast die Gesamtkapazität der gesamten EU mit Hg-spezifischen Minderungstechniken ausgestattet werden. Dadurch ist die Quecksilberintensität deutscher Kohleverstromung etwa 20 mal höher als in den USA.

Wo kommt die Steinkohle eigentlich her?

Steinkohle wird nicht mehr in Deutschland abgebaut, sondern wird aus anderen Ländern importiert. Für das GKM kommt die Steinkohle aus Russland, Kolumbien und anderen Ländern, genauere Informationen liegen nicht vor. Bekannt ist jedoch, dass der Steinkohleabbau in den Abbauländern zu massiven Umweltfolgen und Menschenrechtsverletzungen führt. In Kolumbien werden so zum Beispiel indigene Völker vertrieben um den Kohleabbau zu fördern.

Welche Bedeutung (Systemrelevanz) hat das GKM?

Durch eine dezentrale Einspeisung aus verschiedener erneuerbaren Quellen wird das System der Fernwärme deutlich komplexer. Die wissenschaftlichen und technischen Konzepte liegen bereit, um Spitzen beim Wärme- und Strombedarf auch ohne die Verbrennung von Steinkohle abzufangen. Der „Energie- und Zukunftsspeicher“ im Pfaffengrund ist ein gutes Beispiel für diesen Transformationsprozess.

Welche Alternativen gibt es zu Fernwärme aus dem GKM in Mannheim?

Als Alternative zur Fernwärme aus Steinkohle eignet sich am besten ein Mix aus verschiedenen, dezentralen Wärmequellen, die in das Fernwärmenetz eingespeist werden können. Für die Dekarbonisierung des (Fern-)Wärmenetzes ist jedoch ein technisch-ökologischer Strukturwandel in allen Wertschöpfungsstufen nötig. In der Wärmeerzeugung können sich verschiedene Wärmequellen (z.B. Umweltwärme, Solarthermie, tiefe Geothermie, Biomasse-Heizkraftwerke, industrielle Abwärme) über eine dezentrale Einspeisung ins Wärmenetz in Kombination mit Wärmespeichern ergänzen und eine ganzjährige Versorgungssicherheit gewährleisten. Bei der Verteilung der regenerativen Wärme ist vor allem eine Temperatur- und Druckabsenkung im Wärmenetz für die Einspeisung dezentraler Wärmequellen und für Steigerungen der Energieeffizienz nötig. Der Vertrieb der Wärme sollte transparent erfolgen und die Möglichkeit für Bürger*innenbeteiligung bieten.

Welche Konsequenzen hat eine Abschaltung für die Mitarbeiter*innen des GKM?

Das GKM ist ein Investitionshindernis gegen einen klimaverträglichen Umbau der Energie-und Fernwärmewirtschaft in Mannheim und der Metropolregion. Die Milliardeninvestition in die veraltete Steinkohleverbrennung wie bei Bau des Block 9 behindert sinnvolle Investitionen in Energieeffizienz, Erneuerbare Energieträger und Wärmeschutz. Damit werden wichtige regionalwirtschaftliche Innovationen behindert sowie die Entstehung neuer Arbeitsplätze im Bauhandwerk, bei den Energiedienstleistungen und im Anlagenbau gefährdet. Der Arbeitsplatzeffekt einer sauberen Energieversorgung ist gegenüber einem Kohlekraftwerk deutlich höher. In Mannheim sind es um die 500 Arbeitsplätze, die an der Kohle hängen. Für diese Menschen, die im GKM arbeiten, müssen existenzsichernde Lösungen gefunden werden. Auch die Energiewende benötigt Expert*innen, die in Zukunft die verschiedenen dezentralen Anlagen betreuen, das Netz in Stand halten und alles organisieren. Durch die Energiewende können auch in Mannheim mehr Arbeitsplätze geschaffen, als abgebaut werden.


Zum Weiterlesen

Eine kleine Zusammenfassung, warum Steinkohle ein Klimakiller ist, findet ihr auf der Homepage vom BUND Baden-Württemberg:

https://www.bund-bawue.de/fileadmin/bawue/Dokumente/Themen/Klima_und_Energie/2019_Flyer_Steinkohle_Web.pdf

Machen Sie Mannheim beim Klimaschutz zum Vorbild!