Erneuerbare Energien für die Wärmewende
Welche Erneuerbare Energien gibt es für die Wärmewende?
Gut die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland benötigt die Wärmeerzeugung. Dazu werden vor allem fossile Energieträger wie Erdgas und Öl eingesetzt. Das steht im Widerspruch zu unseren Klimazielen, denn: Bis 2030 wollen wir in Baden-Württemberg rund 65 Prozent weniger Emissionen erzeugen als 1990 und bis zum Jahr 2040 klimaneutral sein – das sind nur noch rund 16 Jahre. Selbst für das Land der Erfinder und Tüftler ist das eine große Herausforderung.
Erdwärme kann mehr als nur Thermalbad
Gerade für Nah- und Fernwärmenetze ist die Erdwärme eine besonders vielversprechende Quelle der Erneuerbare Energien. Diese Chancen wollen und müssen wir nutzen. Unsere Erde ist heiß. 99 Prozent der Erdmasse sogar heißer als 1.000°C. Und je näher man dem Erdkern kommt, desto heißer wird es. Der Oberrheingraben eignet sich beispielsweise ausgesprochen gut zur Gewinnung von Erdwärme. Während die Erdtemperaturen in Mitteleuropa durchschnittlich um rund 3° C pro 100 Meter Tiefe zunehmen, steigen sie im Oberrheingraben um etwa 3,7 bis 4,5° C an.
Unter uns schlummern also unvorstellbare Energiemengen, die wir mithilfe der Geothermie für weit mehr nutzen können als für Thermalbäder. Klingt ein bisschen zu schön, um wahr zu sein? Jein. Es ist wie überall. Da, wo sich Chancen ergeben, lauern oftmals auch Risiken. In Verbindung mit menschlichen Fehlern entstehen dann schnell Negativbeispiele. Meist sind es nur wenige. Aber sie bleiben in Erinnerung. Im Bereich der Geothermie sind das in unserer Region besonders die Projekte in Staufen oder Straßburg. Aber alle haben dazu gelernt: Projekte wie in Staufen würden heute gar nicht mehr genehmigt, das Projekt Vendenheim wurde gestoppt.
Dagegen finden die zahlreichen seit Jahren erfolgreich arbeitenden Geothermie-Anlagen in der Öffentlichkeit nur selten Aufmerksamkeit. Beispiel Riehen in der Schweiz: Seit 1994 wird dort die Erdwärme problemlos zur Versorgung von ca. 4.000 Haushalten genutzt.
Hier findest Du Beispiele für aktuelle Erdwärmeprojekte in Südbaden.
Wärmepumpe – umgekehrtes Kühlschrank-Prinzip sorgt für Wärme
Das Prinzip von Wärmepumpen kann man als "Umkehrung" der Kühlschrank-Funktion beschreiben. Dessen Technologie kennen und schätzen wir alle seit langer Zeit. Der Kühlschrank transportiert Wärme von innen nach außen, bei der Wärmepumpe ist es genau umgekehrt. Sie sorgt dafür, dass Wärme, die in der Luft, der Erde oder dem Wasser ist, ins Haus kommt. Energie braucht sie nur, um das Kühlmittel zusammenzupressen (verflüssigen) und wieder zu entspannen (verdampfen). Stammt also der Strom für die Wärmepumpe aus erneuerbaren Quellen, ist die Anlage im Betrieb klimaneutral.
Wärmepumpen haben einen großen Vorteil: Sie können fast überall da eingesetzt werden, wo Strom zur Verfügung steht – exakt so wie wie bei einem Kühlschrank auch. Das können wir uns in unterschiedlichen Größenordnungen zunutze machen. Für Kommunen, Industrie,
Fernwärmenetze oder große Gebäudeanlagen können zentrale Großwärmepumpen (Leistung > 50kW) eine Schlüsselrolle bei der Wärmewende einnehmen. Kleinere, dezentrale Wärmepumpen sind vorerst praktisch überall einsetzbar.
Unabhängig vom Einsatzbereich bleiben die systembedingten Vorteile von Wärmepumpen gleich: hohe Effizienz, weil die Energie, die wir investieren, viel geringer ist, als die Wärmeenergie die wir gewinnen.
Sonnenenergie – Wärme vom Hausdach ernten
„Von der Sonne verwöhnt“ – 60 Jahre lang erreichte der Werbeslogan für Badische Weine bundesweite Bekanntheit – bis man sich 2021 davon trennte. Einer der Gründe war, dass "viel Sonne" im Zuge des Klimawandels eben nicht mehr nur positiv ist. Wie viel Sonnenenergie auf jedem Quadratmeter (Globalstrahlung in kWh/m²) ankommt, fasst der Deutsche Wetterdienst in seinem Bericht Die Entwicklung der Globalstrahlung zusammen.
Daraus geht hervor: Wäre es möglich, diese Energie einfach speichern, könnten wir hier im Oberrheingraben mit weniger als 20m² Fläche ein nicht saniertes Einfamilienhaus aus den 70ern beheizen. Das können wir zwar derzeit (noch) nicht, aber es gibt andere bereits etablierte Methoden, um Sonnenenergie für die Wärmegewinnung zu nutzen. Und die zugrunde liegenden Technologien werden ständig mit dem Ziel weiterentwickelt, die Effizienz zu steigern. So wird z. B. der Wirkungsgrad (mehr Ausbeute bezogen auf die Fläche) erhöht. Damit können Solarpanels auch auf kleineren Flächen wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden.
Solarthermie hat in Baden-Württemberg eine vergleichsweise lange Geschichte. Der Einsatz hierzulande wurde durch ein Landesgesetz (EWärmeG) gefördert. Es verpflichtete Eigentümer dazu, beim Heizungstausch auf einen bestimmten Anteil erneuerbarer Energien zu setzen. Vereinfacht gesagt, sammeln Sonnenkollektoren „Wärme“ ein und leiten sie an die Heizungsanlage weiter. Je nach Anlagenart kann sie dort fürs Heizen bzw. die Warmwasseraufbereitung verwendet werden.
Photovoltaik (PV)-Anlagen, die Strom erzeugen, haben auf den ersten Blick nichts mit Wärmegewinnung zu tun. Auf den zweiten aber schon. Denn der gewonnene grüne Strom kann z.B. für den Betrieb von Wärmepumpen eingesetzt werden. Vor diesem Hintergrund sind PV-Anlagen wichtige Bausteine, um die Wärmewende zu vollziehen.
Wasserstoff – ein vielsprechendes (Zukunfts-)Thema
"Wasserstoff ist das häufigste Element im Weltall. Die Sterne strahlen, weil sie Wasserstoff durch Kernfusion zu Helium umwandeln. Ein Kilogramm Wasserstoff setzt bei seiner Verbrennung 33 Kilowattstunden elektrische Energie frei, dreimal soviel wie Benzin. Aus Wasserstoff lassen sich mühelos Kraft, Wärme und Strom herstellen....", so schrieb der Spiegel am 16.08.1987. Wasserstoff ist ein ungiftiges Gas, gut zu transportieren und zu lagern und er verbrennt völlig unproblematisch zu Wasser und Sauerstoff.
Aber trotz all dieser Vorteile kam der große Durchbruch für Wasserstoff als Energieträger nicht. Hauptgrund war und ist, dass Wasserstoff sehr stabile Verbindungen eingeht. Es braucht eine Menge Energie braucht, um ihn z.B aus Wasser wieder herauszubekommen. Für eine echte Wärmewende wird es aber dann interessant, wenn für diese Trennung erneuerbare Energien kostengünstig in großen Mengen zur Verfügung stehen. Denn so kann man Wasser in so genannten Elektrolyseuren mit erneuerbaren Energien in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen, also völlig unproblematische Endprodukte. Der so erzeugte Wasserstoff wird grüner Wasserstoff genannt.
Durch den massiven Ausbau von z.B. Wind- und Solarenergie, wird die wirtschaftliche Erzeugung von grünem Wasserstoff immer greifbarer (Power-to-Gas). Aber die Erzeugung von großen Mengen ist an den Aufbau von vielen, vielen Produktionsstätten gekoppelt. Hier fangen wir gerade erst an. Und die für den Transport erforderlichen Netze existieren ebenfalls noch nicht. In Deutschland gibt es Planungen für ein Wasserstoff-Kernnetz. Aber selbst in der Planung für 2030 kommen wir im Südwesten praktisch nicht vor. Die gute Nachricht: Es gibt H2-Projekte, die daran etwas ändern.