Potentiale in Nordhessen für die regenerative Energieerzeugung

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1 Potentiale in Nordhessen für die regenerative Energieerzeugung Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach Fachgebiet umweltgerechte produkte und prozesse

2 Forschungsschwerpunkte des Fachgebietes Umweltgerechte Produkte und Prozesse (upp) 1. Klima-, energie- und ressourceneffiziente Produktion 2. Dezentrale Energieversorgung und erneuerbare Energien in der Produktion 3. Modellierung, Simulation und Steuerung von Produktion und Umfeld 4. Life Cycle Engineering Produkt Gebäude/TGA Produktion Energieversorgung (intern) Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

3 Forschungsschwerpunkte des Fachgebietes Umweltgerechte Produkte und Prozesse (upp) 1. Klima-, energie- und ressourceneffiziente Produktion 2. Dezentrale Energieversorgung und erneuerbare Energien in der Produktion 3. Modellierung, Simulation und Steuerung von Produktion und Umfeld 4. Life Cycle Engineering Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

4 Hierarchie der deutschen Energieversorgung 865 regionale Energieversorger Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

5 Auswirkungen des Klimawandels Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

6 Abschmelzen der Eisflächen Es gibt ca km 3 Eis auf den Landflächen der Welt (Südpol, Grönland und Gletscher). Wenn wir das ganze Eis auf Kassel stapeln würden, dann erreicht es fast den Mond ( km). Schmilzt alles Eis, steigt der Meeresspiegel um fast 70 m. Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

7 Statistische Reichweite von Energieträgern Jahre Braunkohle Erdgas Erdöl Steinkohle Uran Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

8 Gasimporte Deutschland Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

9 50% Ertragsabgabe (Brennelementesteuer) bei 10 Jahren Laufzeitverlängerung (kumuliert: ca. 39 Mrd. ) Mio. Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

10 Beitrag der Erneuerbaren Energieträger zur Energiebereitstellung in Hessen (2006) Energieträger Stromerzeugung in Hessen TWh Anteil in % Wasserkraft 0,39 21,7 Windenergie 0,58 32,2 Photovoltaik 0,11 6,1 Klärgas, Deponiegas 0,16 9,0 Biogas 0,05 2,8 Biogene Festbrennstoffe 0,28 15,6 Biogene flüssige Brennstoffe 0,01 0,6 Biogener Anteil des Abfalls 0,22 12,2 Geothermie 0,0 0,0 Stromerzeugung gesamt 1,8 100,0 Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

11 Beitrag der Erneuerbaren Energieträger zur Energiebereitstellung in Hessen (2006) Energieträger Wärmeerzeugung in Hessen TWh Anteil in % Solarthermie 0,14 2,5 Biogene Festbrennstoffe 4,95 89,2 Biogene flüssige und gasförmige Brennstoffe 0,05 0,9 Biogener Anteil des Abfalls 0,31 5,6 Geothermie/Umweltwärme 0,10 1,8 Wärmeerzeugung gesamt 5,55 100,0 Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

12 Hessisches Energiekonzept für das Jahr 2020 Ziele und Eckpunkte derzeit künftig Endenergieverbrauch (o. Verkehr) rd. 133 TWh/a rd. 105 TWh/a Anteil EE am EEV rd. 7 TWh/a rd. 21 TWh/a Anteil aus konventionellen Energieträgern (inkl. Kernenergie) Ausbauziele für Erneuerbare Energien Biomasse Windenergie Solarenergie Geothermie Wasserkraft rd. 126 TWh/a Ausbauziel bis ,5 TWh/a 7 TWh/a 3 TWh/a 1 TWh/a 0,5 TWh/a rd. 84 TWh/a Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

13 Fragestellungen Was kostet es? Was bringt es? Wo machen wir was (in Nordhessen)? Wer macht es? Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

14 Investitionskosten für die regenerative Strombereitstellung Investitionskosten [ /kwh] 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Wind Onshore* Wind Offshore Photovoltaik* Solarthermische Kraftwerke Wind Onshore* Wind Offshore Photovoltaik* Solarthermische Kraftwerke (Feste Bioenergie Biomasse/Biogas)* (feste Biomasse)* Tiefengeothermie* Tiefengeothermie* * Auf Basis der Volllaststunden pro Jahr in Hessen Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

15 Regenerative Energiebereitstellung - CO 2e -Emissionen CO 2e [g/kwh] Wind Onshore Wind Offshore Photovoltaik Solarthermische Kraftwerke Wind Onshore Wind Offshore Photovoltaik Solarthermische Kraftwerke Feste Biomasse* Biogas* Tiefengeothermie Feste Biomasse* Biogas* Tiefengeothermie Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

16 Erträge verschiedener Windenergieanlagen in Hessen Erträge im Normalwindjahr langzeitkorrigiert mit Index DWD Kahler Asten VLST = Volllaststunden Region Marburg-Biedenkopf Bestehende E-58/10.58/65 m kwh 1796 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 2540 VLST Region Westerwald/Wetzlar Bestehende E-40/5.40/63 m kwh 1916 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 2871 VLST Region Odenwald Bestehende TW 600/50 m kwh 1190 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 2493 VLST Region Kassel Bestehende E-40/5.40/63 m kwh 1585 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 2446 VLST Region Bad Hersfeld Bestehende E-58/10.58/88 m kwh 1778 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 2299 VLST Region Vogelsberg Bestehende E-66/18.70/85 m kwh 2618 VLST Mögliche E-82 / 138 m kwh 3732 VLST Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

17 Onshore-Windparks Horse Hollow Wind Energy Center in Texas, USA Nettoleistung: 735,5 MW aus 421 Windkraftanlagen Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

18 Onshore-Windparks Onshore Projekt Schlüchtern Gesamtleistung 6 MW (3 WEA) Anlagentyp Vestas V90, Nabenhöhe 125 m Inbetriebnahme Anfang 2010 Prognostizierter Ertrag ca. 12 GWh pro Jahr (entspricht jährlichen Verbrauch von ca Haushalten) Eingesparte Emissionen ca * Tonnen CO 2e pro Jahr Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

19 Windenergie in Hessen Anlagen auf Anhöhen und damit oftmals im Wald Anlagenanzahl pro Park zwischen 3-10, also mehr kleinere Windparks 426 politisch selbstständige Städte und Gemeinden in Hessen Ziel: 6,5 TWh Zuwachs bis 2020, dies entspricht bei 3 MW Anlagen und ca Vollaststunden ca Anlagen (ca. 4,5 Mrd. Invest) Bei ca. 5 Anlagen pro Park also etwa 220 Parks und rechnerisch 0,5 Parks pro Gemeinde, aber: In Südhessen gibt`s kaum Wind Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

20 Offshore-Windparks (wo endet Hessen?) Offshore Projekt Wetfeet Bau von 80 Windkraftanlagen (WKA) der 5-MW- Klasse mit einer installierten Gesamtleistung von 400 MW Gesamte Baukosten ca. 1,3 Milliarden Euro Aufbau erfolgt in 2011 bis 2012 Genehmigung erteilt durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Stromproduktion ca. 1,4 TWh pro Jahr (entspricht jährlichen Verbrauch von ca Haushalten) Eingesparte Emissionen ca Tonnen CO 2e pro Jahr * Basis BMWi-Leitszenario 2015 Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

21 Offshore-Windparks (wo endet Hessen?) * Basis BMWi-Leitszenario 2015 Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

22 Solarthermie Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

23 Solarthermie Schicke Anlagen, aber nicht für Deutschland Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

24 Photovoltaik Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

25 Photovoltaik Nordhessen: 970 kwh/a m 2 Südhessen: kwh/a m 2 Südspanien: kwh/a m 2 Sahara: kwh/a m 2 Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

26 Photovoltaik in Kassel ca. 27 Mio. Invest Stromertrag: 6,5 GWh Gesamtleistung in Kilowatt Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

27 Biogasanlagen Biogasanlage HSE AG in Darmstadt- Wixhausen Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

28 Potenziale der Bioenergie Erste Biogasanlage Hessens mit Biogasaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz Standort Darmstadt-Wixhausen Investor und Betreiber HSE AG Rohstoffe und Betrieb Hartwig Jourdan Projektentwicklung NATURpur, HSE Anlagentechnik Ökobit, HSE-Technik Investitionskosten ca. 4 Mio. EUR Gärsubstrate Mais, Getreide, Gülle Biogasproduktion ca. 2,5 Mio. Nm³/a Biomethaneinspeisung ca. 1,3 Mio. Nm³/a (13 GWh/a) Bedarf Anbaufläche: ca. 240 ha Landwirtschaftsfläche in Hessen ca ha (9,5%) 303 Anlagen 3,9 TWh Wärmemenge 1,4 TWh Strom Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

29 Energieversorgung aus erneuerbaren Energien Vergleich von drei Erzeugungsvarianten mit jeweils ca MWh (ca Haushalte) : Biogas: ca. 460 ha Mais Windkraft: ca. 50 ha (5 WEAs) Photovoltaik: ca. 24 ha Freifläche Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

30 Geothermie in Hessen Nordhessen ist einer der geologisch kältesten Orte in Deutschland Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

31 Geothermie 1. Oberflächennahe Geothermie zur Wärmeversorgung (0-400m, meist in Verbindung mit Wärmepumpe) 2. Mitteltiefe Geothermie zur Wärmeversorgung ( m; mit und ohne Wärmepumpe) 3. Tiefe Geothermie zur Wärmeversorgung ( m) 4. Tiefe Geothermie zur Stromerzeugung (2.500 bis m in Deutschland) a. Hydrothermal (direkte Wasserentnahme und Rückspeisung) b. Petrothermal ( Sprengen eines Wärmetauschers in heißes Gestein, Basel) Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

32 Tiefengeothermisches Potenzial im hessischen Teil des ORG Theoretisches Potenzial (in Anlehnung an Jung et al und Sass 2008) Technologie Theoretisches zur Stromer- Wirkungsgrad Elektrische Nachhaltigkeit Jahresnutzungs- Leistung Potenzial zeugung nutzbar Stromerzeugung Energie 1000 Jahre stunden [ EJ ] [ EJ ] [ % ] [ EJ ] [ GWh/a ] [ h/a ] [ MW ] Hydrothermal ,11 0, (Rotliegendes) Hydrothermal ,11 1, (Störungszonen) Petrothermal ,11 7, (Kristallin) , Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

33 Tiefengeothermisches Potenzial im hessischen Teil des ORG Technisches Potenzial Für kurzfristigen Zeitraum bis 2020 in Hessen relevante Technologie (Hydrothermal) Leistung [ MW ] 76 Leistung pro Kraftwerk [ MW ] 4 Elektrische Energie [ GWh ] 608 Anzahl Kraftwerke in Hessen 19 ca. 600 Mio. Invest Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

34 Erdwärmebohrung Liter Wasser pro Minute fluten Wiesbaden Extremsituation am Wasserloch in Wiesbaden - auch Geologen ratlos (05. November 2009) Wiesbadener Kurier: Nach einer fehlgeschlagenen Erdwärme- Bohrung am hessischen Finanzministerium in Wiesbaden sind gewaltige Massen an Wasser und Schlamm ausgetreten. Finanzminister Karlheinz Weimar (CDU) sprach am Freitag von einer extremen Situation, wie sie auch von anwesenden Geologen noch nicht beobachtet worden sei. Auch am Morgen sprudelte noch ein Geysir auf dem Parkplatz neben dem Ministerium, auf dem ein erdwärme-geheizter Anbau errichtet werden soll :45 Uhr WIESBADEN, Fotos dpa Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

35 Erdwärmebohrung Liter Wasser pro Minute fluten Wiesbaden Extremsituation am Wasserloch in Wiesbaden - auch Geologen ratlos (05. November 2009) :45 Uhr WIESBADEN, Foto dpa Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

36 Konflikt mit geothermischen Bohrungen Das beschauliche Städtchen Staufen im Breisgau (7.800 Einwohner) Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

37 Konflikt mit geothermischen Bohrungen Staufen im Breisgau: Artesisches Grundwasser, Anhydrit und Karst im Konflikt mit geothermischen Bohrungen Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

38 Konflikt mit geothermischen Bohrungen Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

39 Klimaneutrales Wohnen in Mörfelden Altenheim - 36 Wohneinheiten Sozialwohnungen - 35 Wohneinheiten Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

40 Regionale und effiziente Klimaschutzkonzepte Geplante Maßnahmen Erneuerung der Heizungsanlage und Errichtung eines Nahwärmenetzes thermische Energieversorgung durch eine Kombination aus BHKW, Erdwärme und Solarthermie CO 2e -neutrale Bereitstellung der thermischen Energie elektrische Energieversorgung durch eine Kombination aus BHKW (Biomethan) und Photovoltaik CO 2e -neutrale Bereitstellung der elektrischen Energie Thermische Sanierung der Gebäudehülle (Senkung des Energiebedarfs um ca. 40 % möglich) - Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

41 Klimaneutrales Burghaun Erneuerbare Energien und Energieeffizienz Nahwärmenetz auf Basis Holz Photovoltaik (Dach + Freifläche) Windpark Biogas Gebäudesanierung (Anreizsysteme) Wasserkraft Bürgerbeteiligung Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach

42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach