Archive for the 'Wohnen' Category

28 Geothermie und Wärmepumpen

Unsere Erde ist ein gewaltiger Wärmespeicher. Geothermische Anlagen können diese Wärme zum Heizen, Kühlen und mitunter auch zur Stromerzeugung nutzbar machen. Nicht immer erweist sich dies aber als wirtschaftlich und technisch realisierbar oder energetisch effizient. Die Ausgabe Geothermie der Sendereihe Dynamo-Effekt versucht, einen Überblick zu verschaffen.

Die Radiosendung

Eine Sendung von Jutta Matysek und Christa Reitermayr.

Anhören:

>>http://cba.fro.at/74569

Weiterlesen:

>>Hintergrundinformation zu Geothermie und Wärmepumpen

>>Interviewpartner_innen in dieser Sendung und weitere Links der Redakteur_innen

Hintergrundinformation

(Virus-Umweltbureau)

Kurzbeschreibung

Allgemeines Geothermie

Der Wärmestrom aus dem Erdinneren stammt zum Teil noch aus der Zeit der Erdentstehung. Die Abkühlung der Erde wird durch andauernde radioaktive Zerfallsprozesse im flüssigen Erdkern wesentlich verlangsamt. Die Sonneneinstrahlung spielt nur oberflächennah eine – für Wärmepumpen bedeutende – Rolle.

Bei der Nutzung von Erdwärme sind primär oberflächennahe Nutzungen (Wärmepumpen, Erdwärmeheizungen und -kühlungen) von Nutzungen tiefer Vorkommen (Tiefengeothermie) zu unterscheiden. Letztere können neben der direkten Nutzung von Temperaturgradienten (Der Temperaturgradient ist hier sehr vereinfacht gesagt, die Temperaturänderung in der Tiefe ausgedrückt in Kelvin pro 100m; Anm. d. Korrekturleser_in) zusätzlich auch zur Stromproduktion verwendet werden.

Im Energiemix der erneuerbaren Energie ist die tiefe Geothermie das kleinste Leistungssegment, gleichzeitig dasjenige mit dem stärksten Ausbaupotenzial im Vergleich zum Bestand.

Stromerzeugung durch Nutzung von Tiefengeothermie wird in Österreich nach dem Ökostromgesetz tariflich gefördert.

Wärmepumpen

In Wärmepumpenanwendungen wird die relativ niedrige Temperatur der oberflächennahen Erdschichten bzw. des oberflächennahen Grundwassers mithilfe einer – in Privathäusern meist elektrisch betriebenen – Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Technisches Wirkprinzip ist das eines Kühlschranks.

Wärmepumpen arbeiten nur bei – nur in seltenen Fällen und unter günstigen Randbedingungen der Anwendung erreichtem – hohem Wirkungsgrad ökologisch, energetisch und wirtschaftlich effizient. In den weitaus überwiegenden Fällen ist es sinnvoller, ein gut gedämmtes Passivhaus mit Sonne und Holz zu beheizen und bloß dessen Abwärme durch Wärmepumpen zu regenerieren.

Die verstärkte Nutzung von Wärmepumpen ist also kritisch zu sehen. Vielfach ist die Primär-Energiebilanz nicht positiv. Mehr Wärmepumpen benötigen auch mehr Strom, was im Widerspruch zu Stromeffizienz sowie Stromerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplung und aus erneuerbaren Energien steht.

Im Gegensatz zur Fernwärme wird kein Leitungsnetz zum Wärmetransport über große Distanzen benötigt, allerdings wird der benötigte Strom nicht dezentral produziert. Zudem stammt dieser v.a. in der Hauptheizperiode Winter überwiegend aus kalorischen (bzw. Atom-) Kraftwerken mit vergleichsweise geringem Wirkungsgrad (im Vergleich zu z.B. Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen).

Die ökologischen Folgen der Erwärmung von Grundwasser durch den Einsatz von Wärmepumpen im Sommer (zur Kühlung von Gebäuden) wurde bislang ohne Ergebnisse und nicht ausreichend (über längere Zeit) untersucht (Bakterienpopulationen, Selbstreinigungsvermögen des Grundwassers; erste Forschungen erst seit 2006, Langzeitforschung nötig).

Tiefe Geothermie

Das Wärmevorkommen in der Erdkruste ist enorm. In der Literatur sind diesbezüglich verschiedene Hochrechnungen zu finden, z.B. könnte mit den Wärmevorräten, die in den oberen drei Kilometern der Erdkruste gespeichert sind, rechnerisch und rein theoretisch der derzeitige weltweite Energiebedarf für über 100.000 Jahre gedeckt werden.

Allerdings verführen solche Hochrechnungen zu Vorstellungen eines tatsächlich nutzbaren, unbegrenzten Potenzials. Tatsächlich ist nur ein sehr kleiner Teil dieser Energie technisch nutzbar und die Auswirkungen auf die Erdkruste bei umfangreichem Wärmeabbau sind ungewiss.

Die Nutzung von Erdwärme in tieferen Schichten ist bevorzugt in Gebieten mit überdurchschnittlich hoher Wärmestromdichte sinnvoll, kann prinzipiell aber auch abseits davon geschehen.

Erdwärme kann als langfristig nutzbare Energiequelle gelten, die grundsätzlich unabhängig von Jahres- und Tageszeit stetig zur Verfügung steht. Die Bezeichnung von Erdwärme als regenerativer Energieträger ist hingegen nur bedingt korrekt.

Die Nutzung von Tiefengeothermie – abseits von Heißwasservorkommen im Bereich geothermischer Anomalien – führt zu einem regionalen Abbau des Wärmevorrats im Tiefengestein der Erdkruste. Die Nachlieferung der Wärme aus weiter entfernten Schichten braucht je nach geologischer Beschaffenheit – zumindest bei den meisten Standorten in Mitteleuropa – sehr lange Zeiträume. Nach etlichen Jahrzehnten ist der lokale Wärmevorrat erschöpft, und die Kraftwerke müssen ihren Standort wechseln und zum nächsten Vorkommen übersiedelt werden.

Island hat hier besonders gute Voraussetzungen, die so allerdings auf kaum ein anderes Land übertragbar sind.

Das gedankliche Spielen mit nach menschlichen Maßstäben „unerschöpflichen“ Energiequellen hat einen folgenschweren psychologischen Effekt: Die Zurkenntnisnahme der Grenzen irdischen Lebens und Wirtschaftens wird nicht vollzogen, das Konsum- und Versorgungsdenken, die Ausbeutung „der Natur“ werden fortgeschrieben (vgl. Anmerkung in Kurzbeschreibung und Kapitel 4 – „grundsätzliche Problematiken, Fortsetzung des Konsum- und Versorgungsdenkens, der allgemeinen Wachstumsideologie und des Steuerungsgedankens“ – im Text zum Ökostromgesetz). Dabei kann sehr schnell die Begrenzung der Lebensgrundlagen aus dem Blick geraten, welche mit bislang weitgehend auch materiell ausuferndem Wirtschaftswachstum nicht verträglich sind. Zu große Technikgläubigkeit kann hier kontraproduktiv sein, wenn damit die grundsätzliche Wachstumsproblematik der Industriegesellschaften überdeckt wird.

Allerdings wird die Nutzung von Tiefengeothermie z.B. vom Bund für Umwelt- und Naturschutz Deutschland als wichtiger Pfeiler im Ausstiegsprozess aus fossilen Energieträgern gesehen.

Tiefe Geothermieprojekte bergen zudem technische (geologische, seismische), wirtschaftliche und ökologische Risiken.

Für ökologische und wirtschaftliche Effizienz bei der Stromproduktion ist die gleichzeitige Nutzung der Wärme über Fernwärmenetze erforderlich, daher sind große Siedlungsräume in der Nähe Voraussetzung.

Prinzipielle und weitgehende ungeklärte Risiken sind das Aufheizen von Grundwasser zur Kühlung (nötig wie bei konventionellen Dampfkraftwerken auch), das Zusammenführen unterschiedlicher Grundwasserhorizonte bzw. das Risiko der Verseuchung von Grundwasser mit Chemikalien aus der Anlage (Trinkwasserschutz, biologische Selbstreinigungskraft des Grundwassers).

Weiters ist nicht definitiv feststellbar, welche Auswirkungen das Abkühlen von (großen) Teilen der Erdkruste – für mehrere tausend Jahre – auf die Geosphäre haben würde.

Die großtechnische energetische Nutzung der Tiefengeothermie erfordert also einen sehr hohen technischen Aufwand und bringt v.a. bei verstärktem Ausbau – grundsätzlich ähnlich wie bei der Nutzung der Kernenergie oder Gentechnik auch – nicht restlos kontrollierbare und abschätzbare Risiken mit sich.

Nutzungskonflikte mit anderen Nutzern sind weiters zu beachten.

Ausführlicherer Text zu Geothermie und Wärmepumpen von VIRUS:

>>Geothermie und Wärmepumpen

Literatur / Weblinks

Einspeisetarife für Strom aus EE-Anlagen

http://www.e-control.at/de/industrie/oeko-energie/einspeisetarife (Stand 22.05.2010)

Gronemeyer M. (2008): „Genug ist genug. Von der Kunst des Aufhörens“. Primus Verlag, Darmstadt.

Gronemeyer M. (2002): Die Macht der Bedürfnisse. Überfluss und Knappheit. Primus Verlag, Darmstadt.

Dietmar Adam (2008), Effizienzsteigerung durch Nutzung der Bodenspeicherung, Präsentationsslides der Ringvorlesung Ökologie der Technischen Universität Wien, Institut für Grundbau und Bodenmechanik, aus 2008:

http://www.bpi.tuwien.ac.at/english/teaching/2008-04-17_Geothermie-TU-Wien.pdf (Stand 21.04.2010)

BRÜCK, Jürgen (2008): Neue Energiekonzepte für Haus- und Wohnungsbesitzer. [mit Checklisten, Spar-Tipps und Förderprogrammen]. Deutsches Institut für Normung. Berlin: Beuth

LOOSE, Peter (2007): Erdwärmenutzung. Versorgungstechnische Planung und Berechnung (2., überarb. und erg. Aufl.). - Heidelberg: Müller

umfassender und guter Wikipedia-Artikel zu Geothermie

http://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie (Stand 28.03.2010)

Einspeisetarife, u.a. Geothermie, in Österreich:

http://www.e-control.at/de/industrie/oeko-energie/einspeisetarife (Stand 22.05.2010)

Gronemeyer M. (2008): „Genug ist genug. Von der Kunst des Aufhörens“. Primus Verlag, Darmstadt.

Gronemeyer M. (2002): Die Macht der Bedürfnisse. Überfluss und Knappheit. Primus Verlag, Darmstadt.

Erklärung Fachbegriff Jahresarbeitszahl, JAZ:

http://www.energiesparhaus.at/Fachbegriffe/arbeitszahl.htm (Stand 30.05.2010)

Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND, Hrsg,), Neumann W., Schönauer S. (2007): „Strom und Wärmeerzeugung aus Geothermie“. Kapitel 3. Reihe BUND-Postionen, Berlin.

Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND) (2007), Dr. Werner Neumann, Sebastian Schönauer, Strom und Wärmeerzeugung aus der Geothermie, Anforderungen an die Produktionsprozesse aus ökologischer Sicht, Broschüre BUNDpositionen, 2007, in:

http://www.bund.net/fileadmin/bundnet/publikationen/energie/20070300_energie_geothermie_position.pdf (Stand 26.05.2010)

Beschreibung von Artesern, im Zusammenhang mit Erdwärme:

http://www.erdenergie.ch/?p=24 (Stand 23.05.2010)

Karte mit Erdtemperaturen und Kraftwerken aus: Geo-Atlas Österreich - Die Vielfalt des geologischen Untergrundes, T. Hofmann & H.P. Schönlaub (Hrsg.), Böhlau Verlag Wien; Quelle: http://science.orf.at/science/news/154441 (Stand 11.02.2009)

Geothermie Potential in Österreich, Österreichischen Energieagentur:

http://www.energyprojects.at/waermeinfo.php, (Stand 9.4.2010)

Bestand und Potenzialgebiete der hydrothermalen Geothermie in Österreich:

http://www.regioenergy.at/geothermie (Stand 02.04.2010)

Umweltministerium Baden-Württemberg (2005), Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden, 4. überarbeitete Neuauflage, Mai 2005

Herbert Paschen, Dagmar Oertel, Reinhard Grünwald (2003), Möglichkeiten geothermischer

Stromerzeugung in Deutschland, Sachstandsbericht, Büro für Technikfolgen Abschätzung (TAB) beim Deutschen Bundestag, Arbeitsbericht Nr. 84, Februar 2003.

Interviewpartner_innen

in der Sendung

und weitere Informationen

der Redakteur_innen

Diplomarbeit „Oberflächennahe Erdwärmenutzung in Österreich“ von DI Andrea Zauner
Herausgeber: Zement und Beton Handels- und Werbeges.m.b.H
Bezugsquelle:
zement[at]zement-beton.co.at
bzw.
Zement+Beton Handels- u. Werbeges.m.b.H, A-1030 Wien, Reisnerstraße 53

“die Umweltberatung” über Geothermie:
http://www.umweltberatung.at/start.asp?ID=9987&b=2516

Interviewpartner_innen:

DI (FH) Hannes Obereder
Fachberater für Bauen, Renovieren, Wohnen und Energie
in der Beratungsstelle St. Pölten der Umweltberatung Niederösterreich-Mitte
E-Mail: noe-mitte[at]umweltberatung.at
http://umweltberatung.at

DI Andrea Zauner