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das Hamburger Fernwärmenetz soll auf aquifere Erdwärmespeicher umgestellt werden
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Schon wieder sollen die Hamburger Bürgerinnen und Bürger zur Kasse gebeten werden. Grund: Hamburg will das Fernwärmenetz von fossilen Kraftwerken unabhängiger machen, um CO2 einzusparen. Zwar haben die CO2-Emissionen nachweislich so gut wie keinen Einfluss auf das Klima (siehe auch unser Jahrbuch-Rückblick 2016) , aber die Großwärmepumpenhersteller, die ener- getischen Haussanierer u.a. Handwerksbetriebe wittern das ganze große Geld und die grüne Politik endlich den ganz großen Durchbuch der Energie-wende. Erstere nicht ohne Grund. Denn so eine Wärmepumpe kostet gut und gerne mal eben 90.000 EUR. Und damit ist es nicht getan. Später soll dann aber die Kilowattstunde Strom aus erwärmtem Salzwasser nur rd. 1 Ct / kWh kosten. Die zweiten glauben, das man mit Langzeitwärmespeichern in aquiferen Gesteinssschichten nicht nur Geld sparen kann, sondern auch den konventionellen Kraft-werken endlich den Garaus machen kann. Zu- mindestens hoffen das die Grünen in Hamburg für die Steinkohlekraftwerke Moorburg und Wedel. Wir haben da so unsere Zweifel.
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Worum geht es ? Antwort: die Wärme des Sommers soll für den Winter für eine Viertelmillion Hamburger Haushalte mit Hilfe von Abwärmen aus Müllverbrenn-ungsanlagen, aus der Industrie, aus überschüssiger Wärme von Photovoltaik-Anlagen und Gasheizwerken unterirdisch gespeichert werden. Genauer: in aquifer- em Salzwasser durchspültem Sand, der unter dicken Tonschichten in Hamburg verläuft und daher mit den oberen Trinkwasser führenden Schichten nicht in Be- rührung kommt. Diese aquiferen Wasserschichten sollen die ganzjährig anfallenden industriellen Ab- wärme aufnehmen und im Winter mit Hilfe von Groß- wärmepumpen über das Fernwärmeleitungsnetz an die Haushalte weitergeleitet werden. Da das Fern- wärmenetz aber mit Temperaturen von über 100 Grad arbeitet und die Temperaturen in geeigneten aquiferen Speichern nur bei rd. 70 Grad liegen, muß das Wasser zusätzlich aufgeheizt werden. Das soll die geplante Müllverbrennungsanlage in Hamburg-Stellingen übernehmen. Teile des 1.800 km langen Fernwärmenetzes unter Hamburg sollen daher um- gebaut werden. Die Kosten pro Aquiferspeicher sollen nach Angaben der Hamburg Institut Consulting GmbH bei 1 Mio. EUR liegen. Die Nutzungskosten bei 1 bis 4 Ct/kWh. Das Prinzip ist einfach und erprobt: man bohrt mehrere Brunnen und fördert über diese Salz- wasser zu Tage. Dann pumpt man es in aufgeheiztem Zustand wieder zurück in den dichten Tonboden. Leider geht dabei ein Drittel der Wärme verloren. Ob diese Art von Wärmerecycling tatsächlich in der Lage ist, den winterlichen Wärmebedarf für ganz Hamburg unproblematisch zu gewährleisten, bleibt abzuwarten.
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Quellenhinweise:
Nachhaltige Wärmeversorgung, Borderstep-Institut für Innovation und Nachhaltigkeit gGmbh,(Hrsg.) Forschungsprojekt, Berlin 2016, Interview mit Herrn Dr. Jens Clausen; Zeit-Online vom 19.12.2016; Sandrock, Matthias u.a.: Erneuerbare Energien im Fernwärmenetz Hamburg, Hamburg Institut Consulting GmbH (Hrsg.), Hamburg 2016; Datenbank Energieforschung, Feldmonitoring und Analyse an Grosswärmepumpen, Bundesamt für Energie BFE (Schweiz), Abschlußbericht vom 6.12.2010, N.N.: Nächster Schritt für die Wärmewende in Hamburg, Behörde für Umwelt und Energie (Hrsg.), Hamburg, 13.12.2016; N.N.: Prinzip von Langzeit-Wärmespeichern, in: Energie-Experten.org, N.N.: Aquiferspeicher, Entwicklung der Einsatzfelder für mitteltiefe Aquifer-Wärmespeicher in Norddeutschland, Universität Lüneburg, 1.4.2016, N.N: Saisonale Wärmespeicher in Aquiferen, Energiespeicher, Forschungsinitiative des BMWI vom 1.3.2016 (forschung-energiespeicher.info. de) N.N: Aquiferspeicher für das Reichstagsgebäude, in: BINE-Informations-dienst, N.N.: Thermische Unter grundspeicher in Energiesystemen…, Helm- holtz-Institut Potsdam (GFZ, Hrsg.) gfz-potsdam.de, Potsdamer Tagesspiegel vom 13.1.2017
Fotos:
oben: Hamburg-Institut; unter dem Videoclip: Crazycloud, fotolia-Kauf, Im Video: Messuhr: Industrieblick, fotolia-Kauf, Fernwärmeleitung: fefufoto, fotolia-Kauf, Zeichnung Aquiferspeicher: Consulaqua Hamburg,
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Dr. Jens Clausen vom Borderstep-Institut geht davon aus, das durch die Nutzung aquiferer Wärmespeicher nur ein Teil des Wärmebedarfs in der Bundesrepublik gedeckt werden kann, da gegenwärtig nur 4,8 Mio. Menschen mit Fernwärme versorgt werden. Diese können auch nicht den Anbieter wechseln. Sofern die Nutzungsquote auf über 50 % bis 2050 ansteigen sollte, was die Errichtung von weiteren 270.000 km Fernwärmeleitungen erforderlich macht, würde der Ausbau eine Gesamtinvestition von weit über 100 Mrd. EUR erfordern. Die Abwärme aus industriellen Prozessen können auch nur dort genutzt werden, wo sie anfallen. Die Wirtschaftlichkeit solcher aquiferen Speicher ist nicht ganz einfach zu kalkulieren, da diese auf zahlreichen Annahmen beruht. Zu diesen gehört die Berücksichtigung der örtlichen Situation, die hy- drogeologische Situation, die Kosten des Stroms für die Großwärmepumpen, die das Wasser zusätzlich aufheizen müssen u.a. Faktoren. Da die Nutzung des Grundwassers als Erdwärmespeicher dieses ther- misch und chemisch verändern kann, ist – ähnlich wie bei der Nutzung von Grubenwasserwärme aus un- seren Grubenwasserzechen – eine umfassende und regelmäßige Prüfung und Messung dieses Schutz- gutes erforderlich. Das erzeugt weitere Kosten. Bis ein Aquifer–Wärmespeicher in Betrieb gehen kann, ver- gehen einige Jahre. Deshalb kann der Wunsch der Grünen nach umgehender Aufhebung der konventio-nellen Kraftwerke in Moorburg und Wedel nicht in Erfüllung gehen. Das Moorburger Steinkohlekraftwerk ist im Übrigen das modernste und umweltfreund- lichste Kraftwerk Europas. Die CO2-Emissionen verur-sachen keine Erwärmung des Klimas. Daher handelt es sich um eine weitere Idee, die nicht ganz schlecht ist, aber zur flächendeckenden Wärmebedarfsdeck- ung nur einen sehr bescheidenen Anteil an der Ge- samtversorgung haben wird. Hinzu kommt noch, das aufgrund der Trägheit des Aquifers der Wechsel von Wärmespeicherung bis zur winterlichen Entnahme Übertage von langen Intervallen geprägt ist. Und da die Wärmeverluste bei der Hebung sehr hoch sind, muß das geeignete Aquifervolumen 2 bis 3 mal so groß sein wie das der gespeicherten Wärmemenge in der salzwasserführenden Schicht in einigen Hundert Metern Tiefe. Für Teile von Hamburg kann das vielleicht funktionieren. Wir warten also mal ab.
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