FAQ Solarwärme

Bei der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels sogenannter Kollektoren in Wärmeenergie umgewandelt. Solarwärme wird in Deutschland in der Regel zur Erwärmung von Wasser zum Duschen und Waschen oder zur Raumheizung eingesetzt. Zudem kommen solarthermische Anlagen häufig bei der Erwärmung von Schwimmbadwasser und zunehmend auch in Nahwärmenetzen zum Einsatz.

Solarwärme als Möglichkeit Fernwärme erneuerbar zu machen

Sonnenkollektoren absorbieren solare Strahlung, wandeln sie in Wärme um und geben die Wärme an ein Wärmeträgermedium ab. Dieses wird über ein Rohrsystem zu einem Speicher gepumpt, wird dort mit Hilfe eines Wärmetauschers an das Brauchwasser abgegeben und strömt abgekühlt zu den Kollektoren zurück. Solange nutzbare Wärme in den Kollektoren zur Verfügung steht, hält der Regler die Pumpe in Betrieb. Im Winter heizt ein Kessel die fehlende Wärme nach.

Quellen:

https://www.unendlich-viel-energie.de/erneuerbare-energie/sonne/solarthermie

 Solarwärme in Deutschland

Das Thema Solarwärme ist in den letzten Jahren auch in Deutschland zunehmend ins Blickfeld der Fernwärmeunternehmen geraten.
Mehr zu lesen auf:

Besonders kommunal genutzt

Insbesondere kommunale Stadtwerke bauen große Solarkollektorfelder mit großen Wärmespeichern, passen ihre Fernwärmenetze durch verschiedene technische Maßnahmen an und integrieren diese in die vorhandenen Versorgungsstrukturen.

Damit wird die Erfolgsgeschichte der Solarwärmenutzung in Ländern wie beispielsweise Dänemark als Vorbild genommen.

Die Potenziale sind enorm wie wissenschaftliche Untersuchungen auch in Baden-Württemberg gezeigt haben:

Beispiel Project SolnetBW

Das Projekt SolnetBW untersucht die vielfältigen Möglichkeiten des Einsatzes der Solarwärme

PDF zu finden auf:

Darüber hinaus eine Studie zu den technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten. Über die Datenbank können Informationen zu allen Projekten und Studien abgerufen werden.

Mehr zu lesen auf:

Praktische Realisierung: Ludwigsburg

Die Stadt Ludwigsburg hat Deutschlands größte Solarkollektoranlage errichtet, die ab Mai 2020 erneuerbare Wärme in das lokale Fernwärmenetz liefert.

Beispiel Ludwigsburg

Quelle: https://www.swlb.de/solar-heat-grid mit allen Informationen zum Projekt

Wann werden endlich ähnliche Projekte in Mannheim, in Heidelberg und der ganzen Metropolregion Rhein-Neckar folgen?


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FAQ Flusswasser

Einblick: Wärmepumpen

Mittels Wärmepumpen können Wärmepotenziale im Abwasser, in Flüssen und in Abwärme von Industrieprozessen für die Mannheimer Fernwärme nutzbar gemacht werden. Werden die Wärmepumpen mit Strom aus erneuerbaren Energieanlagen betrieben so ist die nutzbare Wärme 100% erneuerbar.

Quellen:

www.waermepumpe.de/waermepumpe/funktion-waermequellen

Abwasserwärmepumpen werden in Mannheim bereits benutzt

In Mannheim werden bereits mehrfach Abwasser-Wärmepumpen zur Beheizung eingesetzt. Das Potenzial ist jedoch wesentlich größer und könnte auch für die Fern- oder Nahwärmeversorgung in Mannheim genutzt werden.

Allgemeine Informationen dazu:

https://www.waermepumpe-regional.de/mannheim

Einblick: Flusswasser-Wärmepumpen zur Schwimmbadbeheizung

https://www.sw-rottenburg.de/de/Energie/Eigene-Erzeugung/Waerme-aus-dem-Neckar/

Einblick: Europäische Großwärmepumpe zur Fernwärmeversorgung

Beispiel Stockholm

In Stockholm wird die größte europäische Seewasser-Wärmepumpe mit 180 MW Wärmeleistung eingesetzt. Außerdem werden Abwasserwärmequellen mittels Wärmepumpen ins Fernwärmenetz integriert. Damit steht eine Leistung von insgesamt 420 MW Wärmeleistung aus Wärmepumpen für die Fernwärmeversorgung zur Verfügung. Der Strom für die Antriebsenergie der Wärmepumpen stammt aus Wasserkraft. Gleiches kann auch für Mannheim denkbar sein. 

Mehr zu lesen auf:

https://www.friotherm.com/wp-content/uploads/2018/01/vaertan_e008_de__12jun08web.pdf

Zum Weiterlesen:
Fachbeitrag zu Großwärmepumpen

Techno – ökonomische Analyse der Integration von flusswassergespeisten Großwärmepumpen in FW-Netzen von Veronika Wilk, Bernd Windholz, Michael Hartl, Thomas Fleckl

Zu lesen auf:

https://docplayer.org/10843592-Techno-oekonomische-analyse-der-integration-von-flusswassergespeisten-grosswaermepumpen-in-fw-netzen.html

Pressemittelung des Bundesverbands Erneuerbare Energien
anlässlich einer gemeinsamen Pressekonferenz zum Thema „Grüne Fernwärme“ zusammen mit dem Verband der kommunalen Unternehmen:

https://www.bee-ev.de/presse/mitteilungen/detailansicht/gruene-fernwaerme-ein-gewinn-fuer-klima-und-wirtschaft-gemeinsame-veranstaltung-von-bee-und-vku-auf-den-berliner-energietagen-2020


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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


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Interview: Geothermie im Oberrheingraben – ein Ersatz für das Steinkohlekraftwerk Mannheim?

Wir haben uns mit Dr. Kristian Bär über Tiefengeothermie zur Fernwärmeerzeugung unterhalten und ihm einige Fragen gestellt. Kristian Bär ist promovierter Geothermiker an der Technischen Universität Darmstadt und erforscht seit 10 Jahren tiefengeothermische Potenziale auf deutscher (und seit 7 Jahren auch auf europäischer) Ebene.

Relevant ist die Tiefengeothermie mit ihrem niedrigen CO2-Ausstoß als Alternative für Wärme aus Steinkohle für Mannheim. Die MVV Energie AG hat dieses Jahr angekündigt, im Verbund mit den Stadtwerken Heidelberg und den Technischen Werken Ludwigshafen geothermische Erkundungen im südlichen Mannheim durchführen zu wollen. Im Oberrheingraben finden sich vielversprechende Potenziale für die Tiefengeothermie, da die geologischen Schichten im Untergrund porös oder  stark geklüftet sind, sodass in ihnen sehr gut das notwendige warme Wasser zirkulieren oder gespeichert werden kann.


Dann würde ich Sie jetzt einfach mal bitten, sich vorzustellen: Wer sind Sie denn eigentlich? Was machen Sie denn so?

Kristian Bär: Ich bin Kristian Bär, promovierter Geothermiker im Fachgebiet angewandte Geothermie der Technischen Universität Darmstadt. Ich arbeite 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: Wir untersuchen europaweit, wo am besten Geothermie als erneuerbare Energieform genutzt werden kann.

Schön, dass Sie mit uns über Ihre Forschungsergebnisse sprechen. Wir haben gelesen, dass das Potenzial an Geothermie im Oberrheingraben große Chancen für die Gewinnung von erneuerbaren Energien – Wärme und Strom – bietet. Könnten Sie das für unsere Leserinnen und Leser einmal erläutern?

Kristian Bär: Ich denke, da muss man zunächst in die Geologie einsteigen, um zu verstehen, wie die lokale Situation im Oberrheingraben ist. Der Oberrheingraben ist eines von drei Gebieten in Deutschland, wo wir außergewöhnlich gute Potenziale für die tiefe Geothermie haben. Das liegt an seiner tektonischen Grabenbruchstruktur. Das ist ein kontinentaler Bruch, der sich von Frankfurt im Norden bis Basel im Süden erstreckt und der vor etwa 47 Millionen Jahren im Eozän entstanden ist. Seitdem bricht der Teil innerhalb des Grabens ein und senkt sich ab gegenüber den Bereichen, die westlich und östlich des Grabens liegen. Manche der Schichten des Oberrheingrabens haben sehr gute Eigenschaften, Wasser zu leiten: sie sind porös, und stark geklüftet, sodass jede Menge Wasser gespeichert oder zirkuliert werden kann. Im Bereich des Oberrheingrabens nimmt die Temperatur mit der Tiefe außergewöhnlich schnell zu, was gute Bedingungen für eine geothermische Nutzung sind. Die Hitze aus dem Erdmantel kann hier leichter aufsteigen als in anderen Gebieten in Deutschland, da die Kruste besonders dünn und durch die Grabenbildung zerbrochen ist. Wir haben erhöhten Wärmefluss aus der Tiefe, der heizt das Wasser in der großen Tiefe auf. Wir können mit Bohrungen in diese wasserdurchlässigen Gesteinsschichten bohren, um dort das heiße Wasser zu fördern und dann an einem Kraftwerk oberirdisch über einen Wärmetauscher der Stromproduktion oder einem Fernwärmenetz zuführen.

Es gibt da auch schon einige Projekte in der Rhein-Neckar-Region. Zum Beispiel kennen wir als Mannheimerinnen und Mannheimer das Miramar, das Spaßbad in Weinheim, was mit Thermalwasser beheizt wird. In Bruchsal steht seit 2009 eine kleine Geothermieanlage und in Brühl wurde eine vielversprechende Probebohrung vorgenommen. Wie sind denn die Forschungsergebnisse für die Region Mannheim?

Kristian Bär: Die Forschung konzentriert sich natürlich auf die gesamte Grabenstruktur. Grundsätzlich sind zwei Nutzungsarten zu unterscheiden. Zum einen gibt es die relativ einfachen rein thermischen Erschließungen wie in Weinheim, wo nur etwa 1 Kilometer tief gebohrt wurde, so dass dort aus sehr porösen Schichten des Tertiärs – die sind gar nicht so stark zerbrochen, die sind einfach gut wasserleitend – das Wasser gefördert wird. Für die Stromproduktion oder Heizwärmenutzung wollen wir aber deutlich tiefer gehen, wie in Brühl oder Bruchsal, das heißt ab Tiefen von etwa 2,5 bis um die 4 Kilometer, um dort die nötigen Temperaturen zu erreichen. Da gibt es zum einen schon einige Demonstrations- und Forschungsprojekte, bei denen so etwas getestet und erprobt wird. Das Referenzprojekt für uns im Oberrheingraben ist Soultz-sous-Forêts in Frankreich, das von europäischen, französischen und deutschen Forscher*innen über 2030 Jahre lang entwickelt wurde. Da wurden alle wesentlichen Grundlagen gelegt: wie man überhaupt so tief bohrt, wie man das Gebirge erschließt, um die nötigen Förderraten zu erreichen, was bei der Konstruktion und dem Betrieb des Kraftwerks zu beachten ist. Dort wurde sehr viel technisches Wissen gewonnen und auf Basis dessen wurde dann zum Beispiel das Kraftwerk in Landau 2005 errichtet, das auch Strom erzeugen kann.

Aus geologischer Sicht können wir sogar noch deutlich weiter zurückschauen. Bevor man überhaupt auf die Idee kam, den Oberrheingraben geothermisch zu nutzen, war er schon immer ein Gebiet, wo Öl- und Gaslagerstätten vorhanden waren. Gerade in der Zeit zwischen 1933 und 1945 wurde das damals stark gefördert, weil für die Kriegsindustrie natürlich die heimischen Rohstoffe gefördert werden mussten. Dort hat man das erste Mal festgestellt, dass auch außerhalb von Frankreich in den deutschen Teilen des Oberrheingrabens Öl und Gas vorkommen. Dann wurde mit dem Wirtschaftsaufschwung nach dem Krieg, von den 1950er Jahren bis heute der Oberrheingraben auf Erdöl und Erdgas erkundet, sodass wir sehr viele 2D-seismische Erkundungen haben – das heißt, seismische Profile des Untergrundes und Tiefbohrungen, die auch unsere geothermisch interessanten Schichten erreicht haben. Aus diesen Erkundungen haben wir schon ein gutes Bild über die Strukturen und die Tiefenlage der Formationen im Untergrund. Und aus den Bohrungen, bei denen die Temperatur gemessen wurde, wissen wir, wie heiß es in der entsprechenden Tiefe ist. Aus bohrlochgeophysikalischen Untersuchungen und Bohrkernuntersuchungen wissen wir mehr über die Eigenschaften der Gesteine: Wir können abschätzen, ob diese überhaupt porös und wasserdurchlässig genug sind, um die Förderraten zu erreichen, die wir für die Geothermie brauchen.

Das klingt ja schon mal super vielversprechend. Wir haben ja das große Problem, dass wir hier in Mannheim das Großkraftwerk (GKM) haben. 7 Millionen Tonnen CO2 werden da jährlich ausgestoßen, das sind 10 Prozent des gesamten CO2-Ausstoßes in Baden-Württemberg. Die Fernwärme ist das Kernproblem beim GKM, Strom können wir über den europäischen Strommarkt sehr gut auffangen, gleichzeitig die Fernwärme eben nicht. Wäre es denn möglich, die Fernwärme, die bisher aus dem Großkraftwerk Mannheim, dem Steinkohlekraftwerk, kommt, tatsächlich durch die Wärme aus der Geothermie zumindest teilweise zu ersetzen?

Kristian Bär: Ja, auf jeden Fall. Das sollte gar kein Problem sein. Mannheim – der Standort generell – ist dafür sogar außerordentlich gut geeignet. Wir haben mehrere Gesteinsschichten im Untergrund, die geothermisch genutzt werden könnten, natürlich auf verschiedenen Temperaturniveaus. Wir haben in einer Studie die Daten aus dem 3D-Potenzialmodell GeORG genutzt und haben als Vor-Machbarkeitsstudie das theoretische Potenzial der verschiedenen Schichten bestimmt. Für Mannheim ergibt sich ein theoretisches geothermisches Wärmeerzeugungspotenzial von 8,61 Terrawattstunden pro Jahr. Das ist etwa das Vierfache dessen, was vom Großkraftwerk in Mannheim an Fernwärme bereitgestellt wird.

Hierbei muss man jedoch einschränken: Wahrscheinlich kann nur ein kleiner Teil davon genutzt werden. Aber der ist sicherlich noch hoch genug, um in signifikanter Größenordnung einen Teil des Mannheimer Wärmebedarfs abzudecken.

Es gibt auch immer wieder Kritik an der Geothermie, von wegen: Wie sicher ist das Ganze? Ich glaube, dass es öfters die Sorge vor Erdbeben gibt. In Landau hat es eben auch Mikroerdbeben gegeben. In Brühl wurde zumindest ein Gemeinderatsbeschluss gekippt, weil die Angst in der Bevölkerung zu groß war, dass es dort auch Mikroerdbeben geben könnte. Was noch irgendwie im Raum steht, sind Grundwasserverunreinigungen. Was beachtet man denn, um diese Gefahren auszuschließen? (Systemrelevanz) hat das GKM?

Kristian Bär: Also genau das sind die Lehren, die zum einen natürlich aus dem Forschungsprojekt in Soultz gezogen wurden, zum anderen dann auch aus den ersten kommerziellen Projekten in Landau und Insheim. Man ist jetzt technisch in der Lage, beide Probleme, die Sie genannt haben, anzugehen und mit technischen Maßnahmen zu begegnen.

Grundwasserverunreinigung wäre das eine, sicherlich leichter lösbare Problem. Das Grundwasser, das wir im Oberrheingraben nutzen, liegt in Tiefen von maximal bis zu 200 – 300 Metern. Darunter fängt das Grundwasser schon an den meisten Standorten an, zu salzig zu werden, um es als Trinkwasser zu nutzen. Und genau diese Bereiche werden bei geothermischen Bohrungen durch mehrfache Barrieren, geschützt. Die geothermische Tiefbohrung, um auf die Tiefe von 3 bis 4 Kilometer zu kommen, besteht eigentlich aus mehreren Bohrungen, die ineinander durchgeführt werden, (‚teleskopierte Bohrung‘), sodass ausgeschlossen werden kann, dass trinkbares Grundwasser verunreinigt wird. In der Regel in haben wir drei- bis fünffache Stahlrohr-Zement-Wechsel in den Grundwasserschichten, die dafür sorgen, dass kein Tiefenwasser unkontrolliert austreten kann. Zudem hat der Kraftwerkstandort und Bohrplatz in der Regel auch mehrfache Barrieresysteme: In der Regel haben wir eine Kiesschüttung als Fundament, darauf Geotextilien, sichere Folienschichten und dann Zementfundamente, plus komplette Wasserdrainage, um alles von der gesamte Anlage – falls doch mal etwas austritt – abzufangen und dann kontrolliert abtransportieren zu können. Das heißt, Grundwasserverunreinigungen können mit den technischen Möglichkeiten, die wir inzwischen haben und die auch Standard sind, bei fachtechnisch korrekter Ausführung komplett ausgeschlossen werden. Im Fall Landau, wo über einen längeren Zeitraum Sole aus der Injektionsbohrung in den oberen Grundwasserleiter ausgetreten ist, lag ein Schaden an der Bohrung vor, der durch einen Designfehler und die Missachtung des Multibarrierekonzeptes ausgelöst war.

Mikroerdbeben – wir sprechen da auch von induzierter Seismizität, weil wir zwischen natürlichen und künstlichen Ereignissen unterscheiden müssen. Wir haben aufgrund der immer noch aktiven Grabenbildung sowieso eine für Deutschland recht hohe natürliche Seismizität, sonst wäre der Oberrheingraben im Untergrund nicht so zerbrochen, wie er es ist. Die Bewegungen setzen sich weiter fort und dadurch kommt es auch immer wieder mal zu kleinen Erdbeben, wenn es an solchen Störungen ruckelt. Das ist ganz normal im gesamten Oberrheingraben.

Während des Betriebs von Geothermiekraftwerken und auch von Bohrungen ändert man den Druckzustand im Gebirge und eventuell auch an nahegelegenen Störungen. Das passiert dadurch, dass man Wasser mit hohen Fließraten in einer Bohrung produziert und in der zweiten Bohrung wieder injiziert. Man muss das Wasser über eine Bohrung fördern und über eine andere Bohrung dann – weil das Wasser sehr salzhaltig ist – nachdem es abgekühlt ist, wieder zurück in den Untergrund verpressen. Wenn man zwischen den Bohrungen einen zu großen Druckunterschied aufbauen würde, könnte theoretisch, wenn die technischen Risiken nicht richtig eingeschätzt würden, die Spannungsänderung so groß werden, dass jede Störung aktiviert werden kann. In der Realität sind die Pumpen eines Geothermikraftwerkes für einen solchen Spannungsaufbau aber nicht stark genug und werden weit vor diesem Punkt heruntergeregelt, so dass die Drücke im Reservoir gar nicht so stark beeinflusst werden können.

Ohne entsprechendes Monitoring und eine Alarmleitung zum Kraftwerksbetreiber und zur bergrechtlichen Behörde und/oder dem geologischen Landesamt darf im Oberrheingraben außerdem kein Geothermiekraftwerk betrieben werden. Es gibt für alle Geothermiekraftwerke sogenannte Ampelsysteme, die festlegen ab welchem Seismizitätslevel welche Schritte eingeleitet werden müssen bis zum kompletten Abschalten des Kraftwerks. Es gibt hier also ein mehrstufiges Verfahren, das die Sicherheit gewährleistet und dafür sorgt, dass keine spürbare Seismizität auftritt.

Sie haben gesagt, die Erkundungen dauern wenige Wochen. Das geht ja relativ schnell. Wie wäre dann allerdings der zeitliche Ablauf, bis man ein fertiges Geothermiekraftwerk hat? Das dauert ja wahrscheinlich dann doch nochmal einen Ticken länger.

Kristian Bär: Genau, also man kann im Idealfall pro Kraftwerk mit etwa 3 bis 5 Jahren rechnen von den ersten Erkundungsschritten, die jetzt z.B. in Mannheim angegangen werden, bis zum tatsächlichen Betrieb. Das heißt, diese seismischen Erkundungen im Gelände – die Datenakquise – dauert 4 bis 10 Wochen. Die Datenauswertung dauert hier 1 bis 1,5 Jahre.

Wir haben in der Geothermie das Problem, dass die erste Tiefbohrung von uns aus Wissenschaftlersicht eigentlich eine Erkundungsbohrung sein müsste, um erstmal die Ergebnisse der 2D- oder 3D-seismischen Erkundung zu korrelieren und dann die Eigenschaften der Schichten zu überprüfen und zu testen, ob sie wirklich für eine geothermische Nutzung geeignet sind. In der Regel wird die erste Bohrung aber gleich so ausgelegt, dass sie direkt für den geothermischen Betrieb genutzt werden kann und dann in etwa 8 bis 12 Millionen Euro kostet. Diese hohen Kosten resultieren aus dem benötigten großen Bohr- und Rohrdurchmesser, um dann die Fließraten von 50 bis 100 Liter pro Sekunde an die Oberfläche zu bringen.

Wenn diese Bohrung den Zielhorizont erreicht hat, werden dann hydraulische Tests durchgeführt: Erreiche ich die Fließraten? Sind die Temperaturen im benötigten Bereich? Das heißt, entspricht die Geologie im Untergrund dem, was meine Potenzialstudien vorher ausgewiesen haben? Dann würde man anfangen, die zweite Bohrung abzuteufen, um eine hydraulische Zirkulation zwischen beiden Bohrungen zu testen. Dies stellt das klassische System einer geothermischen Dublette – einer Förderbohrung, einer Injektionsbohrung – dar. An diese wird das Kraftwerk und/oder gegebenenfalls sogar nur die Wärmeauskopplungsstation – das heißt, einen Wärmetauscher, wo vom Thermalsolenfluidstrom auf der einen Seite die Wärme auf den Fernwärmenetzfluidstrom auf der anderen Seite übertragen wird, angeschlossen. Die Regel ist aber ein Kraftwerk sowohl zur Stromerzeugung als auch zur Fernwärmeauskopplung. Wenn man die zweite Bohrung erfolgreich abgeschlossen und getestet hat, die Zirkulation zwischen beiden Bohrungen wie gewünscht funktioniert, kann das Kraftwerk genau ausgelegt, bestellt und errichtet und dann in Betrieb genommen werden. Dann sind wir so etwa bei 3 bis 5 Jahren, je nachdem, als wie kompliziert sich die Bohrungen herausstellen.

Das heißt, wenn tatsächlich die ersten Bohrungen erfolgreich sind und der erste Kraftwerksstandort festgelegt wird, würde es eigentlich viel Sinn ergeben, weitere Standorte zu ermitteln und dort die nächsten Bohrungen abzuteufen und mehrere Kraftwerke direkt zu bauen?

Kristian Bär: Ja, das auf jeden Fall. Also, von der Größenordnung her müssen wir das sowieso tun, weil eine einfache Dublette nur auf eine thermische Leistung von etwa 25 bis 40 Megawatt kommt. In Mannheim müsste aber deutlich mehr thermische Leistung ersetzt werden, wenn das Kohlekraftwerk wegfällt. Die Stadt München, als Vorreiter in Deutschland, setzt schon entsprechende Entwicklungen um. Dort hat man sich zum Ziel gesetzt, in Bezug auf die Strom- und Wärmeversorgung bis 2040 komplett CO2-neutral zu werden und hat deutschlandweit die Vorreiterrolle der Tiefengeothermie mit mehr als 30 Projekten in München und im Umland, die dort schon umgesetzt sind. Das neueste Projekt ist am Heizkraftwerk Süd – auch ein ehemaliges fossiles Kraftwerk – wo jetzt eine Geothermieanlage errichtet wird, mit aktuell 5 oder 6 Bohrungen, die dort schon niedergebracht und positiv getestet wurden. Diese Bohrungen werden alle gebündelt an einem Kraftwerkstandort an der Oberfläche genutzt.

Ich würde nochmal kurz zurückkommen auf die Wärmeleistung und die Wärmemengen, von denen in der Umgebung von Mannheim ausgegangen werden kann. Sie meinten, dass viermal so viel als reines Potenzial vorhanden ist wie Mannheim benötigt. Wie viel kann denn effektiv gefördert werden?

Kristian Bär: Im kompletten Ausbau, wenn man quasi alle Potenziale, alle gut geeigneten Standorte, die in der 3D seismischen Erkundung identifiziert werden nutzt, denke ich, dass das langfristig möglich wäre. Bis 2030 sollte es bei sehr ambitioniertem Vorgehen möglich sein – wenn die Geologie günstig genug ist – 8 bis 10 Kraftwerke zu bauen. Wenn jedes dieser Kraftwerke eine thermische Leistung von vereinfacht angenommen 25 Megawatt hat, dann hätten wir schon 250 Megawatt reine Wärmeleistung zur Verfügung. Über diese Kraftwerke könnte schon ein erheblicher Teil des Wärmebedarfs abgedeckt werden. Ich glaube, die Grundlast des Fernwärmenetzes in Mannheim liegt bei ca. 200 Megawatt und die Spitzenlast bei ca. 1000 Megawatt. Mit 250 Megawatt könnte die tiefe Geothermie bis 2030 also schon einen signifikanten Beitrag leisten.

Wir bedanken uns ganz herzlich für das Interview!


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Hier gibt es das Interview auch als PDF:

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!

FAQ Erdgas

Erdgas ist ein fossiler Energieträger. Ein Erdgaskraftwerk ist damit nicht klimaneutral. Die Emissionen bei der Verbrennung sind lediglich geringer als bei einem Steinkohlekraftwerk. Inwieweit Erdgas inklusive der Leckagen beim Transport vor Kohle überhaupt noch einen Klimavorteil hat, wird momentan wissenschaftlich diskutiert.

Warum ist ein Erdgaskraftwerk als Nachfolger der Steinkohleblöcke des GKM keine Lösung?

Erdgas ist ein fossiler Energieträger. Ein Erdgaskraftwerk ist damit nicht klimaneutral. Die Emissionen bei der Verbrennung sind lediglich geringer als bei einem Steinkohlekraftwerk. Inwieweit Erdgas inklusive der Leckagen beim Transport vor Kohle überhaupt noch einen Klimavorteil hat, wird momentan wissenschaftlich diskutiert.

Der Bau eines neuen Erdgaskraftwerks oder der Umbau des bestehenden Kraftwerks auf Erdgasbetrieb bindet finanzielle Ressourcen, die ansonsten in den Bau von Geothermie-Kraftwerken oder allgemein Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Wärme in der Region eingesetzt werden könnten (Flusswasserwärmepumpen, Biomasse-Kraftwerk, Solarkollektoren).

Standort Mannheim

  • Wird ein Erdgaskraftwerk am Standort Mannheim gebaut, so ist von einer großen Anlage als Ersatz des bestehenden Kraftwerks auszugehen (GKM Management). Die ausgekoppelte Wärme (KWK) wird ins lokale und regionale Fernwärmenetz eingespeist. Damit wird erneuerbare Wärme, die dezentral in Mannheim und der Region gewonnen werden könnte, blockiert.
  • Es unterbleiben von vornherein Investitionen in erneuerbare Energieanlagen für die Wärmewende.
  • Vielfach wird jedoch mit einem späteren Ersatz von Erdgas durch „grünen“ Wasserstoff oder erneuerbaren Gasen argumentiert (Brennstoffwechsel), um für den Bau eines Erdgaskraftwerks zu werben. Die Herstellung dieser Gase ist jedoch energieaufwendig (schlechter Wirkungsgrad). Es ist auch davon auszugehen, dass Wasserstoff zunächst in industrielle Prozesse gehen wird. Insbesondere chemische Industrie und Stahlwerke, die heute noch Erdgas verwenden, gehen von einer Umstellung auf Wasserstoff aus. Biogas steht nur in begrenztem Umfang zur Verfügung. Heute wird es bereits dem Erdgas zugemischt (Biomethangas) und ineffizient in Heizanlagen verbrannt. Auch andere erneuerbare synthetische Gase müssen kritisch hinsichtlich ihrer Klimabilanz bewertet werden. 
  • Damit wird also das Problem nicht gelöst. Intelligenter ist der Umstieg direkt auf Erneuerbare.

Was stattdessen in der Rhein-Neckar Region gehen würde

  • Die Metropolregion Rhein-Neckar hat große Potenziale an Geothermie des Oberrheingrabens, an Wärmereservoir der beiden Flüsse Neckar und Rhein, an Flächenpotenzial (Dachflächen und Freiflächen) zur Nutzung der Solarenergie, solarthermisch oder zur Stromerzeugung mittels PV. In der Region fällt viel Abwärme durch zahlreiche industrielle Produktionsstätten an.
  • Ein Erdgaskraftwerk würde die zukünftige Nutzung dieser Potenziale hemmen oder auf längere Zeit verhindern. Daher ist der Umstieg direkt auf erneuerbare Energien der bessere Weg, um die Klimaziele, insbesondere die Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad, zu erreichen. 

Machen Sie Mannheim beim Klimaschutz zum Vorbild!

Unser Redebeitrag auf der MVV Jahreshauptversammlung

Unsere Rede bei MVV Jahreshauptversammlung

Auch dieses Jahr waren wir dabei

Unsere Rede bei MVV Jahreshauptversammlung welches am Freitag den 13.3.2020 in Mannheim am Rosengarten stattgefunden hatte. Auch hier vertreten wir unsere Haltung zum Thema ausstieg aus der Kohle

Redebeitrag zum nachlesen und hören

Auf unsere Webseite können Sie die Rede als PDF und Audio downloaden:

Hier geht es zum download:

Unser Redebeitrag von 13.03.2020 bei der MVV:  Audiomitschnitt der Antworten von der HV (gekürzte Version und zum herunterladen)

Petition

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Stoppt Großkraftwerk Mannheim

Die Klimakrise schreitet immer schneller voran. Auch in der Region Mannheim ist sie mittlerweile spürbar. Unsere Landwirtschaft, der Odenwald und das Stadtklima sind durch den Klimawandel bereits heute akut bedroht. Trotzdem stammt noch immer ein Großteil der Fernwärme aus extrem klimaschädlicher Steinkohle, die im Großkraftwerk Mannheim (GKM) verbrannt wird. Mit jährlich 6,8 Mio. Tonnen CO2-Emissionen heizt das Kraftwerk das Klima weiter an. Dies entspricht knapp zehn Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen Baden-Württembergs. Das GKM trägt nicht nur zur globalen Temperaturerhöhung bei, sondern belastet auch die Gesundheit der Mannheimer Bürger*innen durch Emissionen von Stickoxiden, Schwefel, Feinstäuben und Quecksilber! Um das Pariser Klimaziel von 1.5° maximaler Erderwärmung zu verhindern, müssen zeitnah Block 6,7 und 8 abgeschaltet werden, Block 9 muss spätestens 2030 vom Netz.

Die Bahn hat bereits angekündigt die Verträge mit dem GKM für den Bahnstrom nicht zu verlängern. Ein guter Schritt, wann zieht Mannheim bei der Fernwärme nach?

Deswegen muss Mannheim endlich seiner Verantwortung für Mensch und Umwelt gerecht werden und in 100% erneuerbare Fernwärme einsteigen!

Wir fordern deshalb vom Mannheimer Gemeinderat:

  • Stoppen Sie die Lieferung von Steinkohle-Fernwärme nach Mannheim
  • Lassen Sie jetzt die Potenziale für Gebäudedämmung und klimaneutrale Wärmeerzeugung und Energie erheben und zügig realisieren
  • Setzen Sie sich für existenzsichernde Lösungen für Beschäftigte des GKMs ein
  • Finden Sie Lösungen für flächendeckende Gebäudedämmung ohne das Mieter*innen zusätzlich belastet werden
  • Sorgen Sie für den Ausbau von 100% klimaneutraler Wärme und Energie bis spätestens 2030
  • Verhindern Sie Erdgas-Kraftwerke als Übergangstechnologie

Machen Sie Mannheim beim Klimaschutz zum Vorbild!

Unterschreib unsere Petition

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https://weact.campact.de/petitions/die-klimakrise-schreitet-immer-schneller-voran