Vermeidung/Reduktion von CO 2. Emission durch Erdwärmespeicher. Ladislaus Rybach GEOWATT AG Zurich Prof.em. ETH Zürich

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1 Vermeidung/Reduktion von CO 2 Emission durch Erdwärmespeicher Ladislaus Rybach GEOWATT AG Zurich Prof.em. ETH Zürich SVG Herbsttagung Solothurn,

2 Weltweit installierte Erdwärmepumpen-Leistung Daten aus Lund et al. (2010) Zuwachsrate: 20 % pro Jahr

3 Geothermie-Speicher Science City, ETH Zürich Source: ETH Life September 2011 Total 8 mio m 3, > 750 EWS à 200 m

4 Bohrung einer Test-Erdwärmesonde Geothermie-Speicher Science City, ETH Zürich 2

5 Enhanced Response Test ( -TRT ) -TRT in einer Erdwärmesonde: Wiederholte Temperaturprofil-Messung mit der drahtlosen Sonde NIMO, numerische Modellsimulation liefert das Vertikalprofil der Gesteins-Wärmeleitfähigkeit. (z) laboratory results

6 CO 2 -Reduktion (wenigstens des Ausstosses) Kyoto Protokoll... Reduktionsziel Schweiz: Die CO 2 -Emissionen aus der energetischen Nutzung fossiler Energieträger sind bis zum Jahr 2012 gegenüber 1990 gesamthaft um 10% zu vermindern. Entwicklung der CO 2 Emissionen in der Schweiz (Millionen Tonnen)

7 1 Emissionsvergleich verschiedener Heizsysteme kgco 2 /Jahr : Elektroheizung (mit EU-Mix) 2: Ölheizung 3: Gazheizung 4: Wärmepumpe (mit EU-Mix, JAZ=3.0) 5: Wärmepumpe (mit EU-Mix, JAZ=6.0) 6: Wärmepumpe (mit Ökostrom) Quelle: IEA/OECD

8 CO 2 Emission: Unterschied Reduktion / Vermeidung (=Einsparung) Es kann nicht genug betont werden, dass neue EWP-Systeme keine Emissionsreduktion bewirken; nur zusätzliche Emission wird vermieden; echte Reduktion bedingt Ersatz von fossilbefeuerten Anlagen (z.b. in Renovation)

9 Die Wärmepumpe, meist mit Strom angetrieben. Die Herkunft und der CO 2 -Ausstoss des Stromes muss deshalb in Betracht gezogen werden. CO 2 -Ausstoss bei der Stromproduktion (g CO 2 pro kwh) Dabei gibt es je nach Technologie grosse Unterschiede: Wasserkraftwerke wenig Ausstoss Kohlekraftwerke viel Ausstoss In jedem Land gibt es einen Mix = durchschnittlicher Ausstoss pro kwh Grosse Unterschiede von Land zu Land (Tabelle: Werte für Europa). Daneben sind auch die grossen, importierten/exportierten Strom- Mengen zu betrachten.

10 Tabelle: Nationale CO 2 Emissionen in Europa bei der Stromproduktion (Nowak, 2008) Country kg CO 2 per kwh electricity produced Austria Belgium Cyprus Czech Republic Denmark Estonia Finland France Germany Greece Hungary Ireland Italy Latvia Lituania Luxembourg Netherlands Norway Poland Portugal Slovak Republic Slovenia Spain Sweden Switzerland United Kingdom EU average 0.486

11 Der Schweizer Stromproduktionsmix 2010 Quelle: BFE

12 Strombilanz Schweiz 2010 (Milliarden kwh) Komponente Strommenge (%) Produktion Verbrauch Import Export Quelle: BFE

13 Saldi vertraglicher Strom-Importe/-Exporte CH 2010 Quelle:BFE

14 CO 2 Emission von neu installierten Erdwärmepumpen-Systemen (EWP) Neu installierte Wärmepumpen brauchen zusätzlich Strom. Bei richtiger Auslegung kann mit Erdwärmepumpen- Systemen ein Jahresarbeitszahl (Wärmeabgabe / Stromverbrauch) von JAZ = 4.0 erreicht werden. Der Stromverbrauch führt, je nach dem geltenden Mix (Kohle-, Gas-, Wasser-, Kernkraftwerke etc.) zur CO 2 Emission, am Kraftwerk-Standort. Der folgende Rechenbeispiel gibt Zahlenwerte.

15 Rechenbeispiel neue Erdwärmepumpen Nehmen wir an, es werden in einem Jahr neue EWP installiert, alle mit einer Standardkapazität von 12 kw. Ferner wird ein JAZ = 4.0 eingesetzt benötigte elektrische Leistung = 3.0 kw. Mit einer WP-Laufzeit von 1'500 Stunden/Jahr brauchen die EWP Anlagen demnach kwh pro Jahr. Angenommen wird ferner ein mittlerer Nationalmix von 500 g CO 2 /kwh. Dann verursachen die neuen EWP *0.5 = kg CO 2 = 22'500 Tonnen neuen CO 2 pro Jahr.

16 FAZIT Neue Erdwärmepumpensysteme reduzieren den CO 2 -Ausstoss nicht, sie vermeiden nur zusätzliche Emission. Echte Reduktion wird bei Renovationen (Ersatz von fossilbefeuerten Anlagen) erzielt. Bereits jetzt werden EWP Systeme bei Gebäudesanierungen zunehmend eingesetzt. Das Programm Gebäudesanierung (Bund, Kantone) kann mittels EWP signifikante CO 2 Emissionsreduktion bewirken.

17 Gebohrte EWS-Längen in der Schweiz Total Bohrmeter km Zuwachsrate : 20 % pro Jahr km km km 500 km Neubau Renovation total

18 THE TAKE HOME MESSAGE Der Unterschied zwischen CO 2 Emission-REDUKTION und -VERMEIDUNG Neue Erdwärmepumpen-Systeme / Geothermiespeicher reduzieren die gegenwärtige Emission nicht, sie vermeiden bloss zusätzliche Emission. Echte Reduktion wird nur erreicht, wenn gleichzeitig alte, fossil-befeuerte Anlagen ersetzt werden ( Renovation ). In jedem Fall muss die Herkunft des Wärmepumpen-Stromes beachtet werden.

19 Und zum Schluss noch dies: Weltweit werden grosse Anstrengungen unternommen um die CO 2 Emissionen zu reduzieren ( Kyoto Protokoll.) Nicht desto trotz steig der CO 2 Gehalt der Atmosphäre unvermindert weiter (Zubau von Kohlekraftwerken ) Deshalb sollten Strategien und Technologien vermehrt auch zur Eingrenzung und Milderung von Folgen der Klimaerwärmung (= Adaptation ) entwickelt und implementiert werden.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Dr.h.c. L. Rybach GEOWATT AG Zurich Dohlenweg 28 CH-8050 Zurich, Switzerland