ENERGETISCHES QUARTIERSKONZEPT UNTER BESONDERER BEDINGUNG EINER ALTLASTENSANIERUNG

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2 ENERGETISCHES QUARTIERSKONZEPT UNTER BESONDERER BEDINGUNG EINER ALTLASTENSANIERUNG INTERDISZIPLINÄRES PRAXISPROJEKT VON ANTONIA GORDT, REINHARD JÄCKEL, JOSEPHIN VOM SCHLOß, PETER ZACHARIAS BEGLEITET VON PROF. DR. CHRISTIAN JUCKENACK UNTERSTÜTZT VON JENA GEOS

3 AGENDA 1. Thesen 2. Vorbetrachtungen 3. Praxisbeispiel 4. Extrapolation 5. Diskussion 6. Resümee Interdisziplinäres Praxisprojekt 3

4 1. THESEN Eine Altlastensanierung und alternative Energien haben bauliche Schnittmengen Die Installation von alternativen Energietechnologien während der Altlastensanierung spart Kosten Die genannte Kombination hat Relevanz in einem landesweiten Maßstab Interdisziplinäres Praxisprojekt 4

5 2. VORBETRACHTUNGEN ALTLASTENSITUATION Statistik zu Altlastenstandorten (Quelle: Ständiger Ausschuss Altlasten (ALA) der LABO, 2015) Interdisziplinäres Praxisprojekt 5

6 2. VORBETRACHTUNGEN ALTLASTENSITUATION Interdisziplinäres Praxisprojekt 6 Geographische Verteilung der Altlasten Thüringens (Quelle: Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie, 2012)

7 2. VORBETRACHTUNGEN MAßNAHMEN DER ALS Altlastensanierung on-side off-side in-situ ex-situ Hydraulisch x - x - Thermisch x x - x Biologisch x x x x Chemischphysikalisch x x x x Pneumatisch x - x - Elektrokinetisch x - x - Immobilisierung x - x - Methodik und Techniken der Altlastensanierung (Quelle: eigene Darstellung) Interdisziplinäres Praxisprojekt 7

8 2. VORBETRACHTUNGEN MAßNAHMEN DER AET Photovoltaik Solarthermie PVT-Module Erdkollektoren Erdsonden PVT-Modul (Quelle: 2Power System) Grundwasserbrunnen Thermisch aktivierte Bauteile Speicher Bild: carport-solar Interdisziplinäres Praxisprojekt 8

9 2. VORBETRACHTUNGEN FÖRDERMÖGLICHKEITEN Kombinierbarkeit von KfW-Programmen (Quelle: eigene Darstellung) Interdisziplinäres Praxisprojekt 9

10 2. VORBETRACHTUNGEN KFW-PROGRAMM 432 Ziel: Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und CO 2 -Reduzierung Fördergegenstand: Erstellung energetischer Quartierskonzepte Einstellung eines Sanierungsmanagers Förderhöhe: Kein Höchstbetrag Förderung bis 65% der Kosten bis für Sanierungsmanager Interdisziplinäres Praxisprojekt 10

11 3. PRAXISBEISPIEL SYNERGIEN Mögliche Synergien zwischen einer ALS und AET (Quelle: eigene Darstellung) Interdisziplinäres Praxisprojekt 11

12 3. PRAXISBEISPIEL SZENARIEN Standardszenario: ALS+AET getrennt Kombinierte Lösung: ALS+AET als Synergie Erweiterte Lösung: ALS+AET als Synergie + weitere AET s ALS: Bodenaustausch und Wiederverfüllung ALS: Bodenaustausch mit Einbau Erdwärmetechnik ALS: Bodenaustausch mit Einbau Erdwärme + Speicher + Aushub für Erdwälle AET: Erdwärme, Speicher, Photovoltaik AET: Erdwärme, Speicher, Photovoltaik AET: Erdwärme, Photovoltaik, Solarthermie, Speicher, BHKW/KWK, Interdisziplinäres Praxisprojekt 12

13 3. PRAXISBEISPIEL VORSTELLUNG LIEGENSCHAFT Baugrube Nord Baugrube Ost Baugrube Spundwand Altlastenstandort in Thüringen Fläche: 2 ha Baugruben: 2 x 1,5 m, 1 x 5 m Wohnen und Gewerbe Strombedarf: 200 MWh Wärmebedarf: 600 MWh Quelle: Großkopf, 2016 Interdisziplinäres Praxisprojekt 13

14 3. PRAXISBEISPIEL SZENARIO I Standardszenario 1. Altlastensanierung 2. Erneuerbare Energien Photovoltaik: Deckung: 65 % Amortisation: 9,5 a Quelle: Großkopf, 2016 Interdisziplinäres Praxisprojekt 14 Erdkollektor: Deckung: 85 % (6 % Gesamt) Amortisation: 10 a

15 3. PRAXISBEISPIEL SZENARIO II Kombinierte Lösung Altlastensanierung + Erneuerbare Energien Quelle: Großkopf, 2016 Einsparung: 1 x Bodenaustausch Amortisationszeit Erdkollektor: 5,5 a Deckung an AET- Investitionskosten: 8 % Interdisziplinäres Praxisprojekt 15

16 3. PRAXISBEISPIEL SZENARIO III Erweiterte Lösung mit Synergieeffekt Photovoltaik-thermische Module Elektr. Deckung : 130 % Erdwärmekollektor, Speicher Einsparung: Quelle: Großkopf, 2016 Nahwärmenetz, Gaskessel Therm. Deckung: 180 % Interdisziplinäres Praxisprojekt 16

17 3. PRAXISBEISPIEL ERGEBNISSE Szenario Konventionell I II III Stromertrag (kwh/a) Deckungsgrad Strom 100% 66% 66% 129% Wärmeertrag (kwh/a) Deckungsgrad Wärme 100% 6% 6% 181% Kosten Emissionen (t CO 2 /a) Gesamteinsparung AET (t CO 2 /a) Amortisationsdauer (a) 10,1 9,3 13,5 Interdisziplinäres Praxisprojekt 17

18 4. EXTRAPOLATION SYNERGIEN Interdisziplinäres Praxisprojekt 18

19 4. EXTRAPOLATION ANNAHMEN Altlastenmaßnahmen Bodenaushub und Grundwassersanierung Energetische Nutzung Geothermische Nutzung der Sanierungsgruben (50% der Standorte) Erdspeichereinbau in Sanierungsgruben (50% der Standorte) Grundwasserwärmenutzung (20% der Standorte) Berücksichtigte Altlastenkategorien: Altlast (100%) Altlastenverdachtsflächen (50%) Flächen mit abgeschlossener Gefährdungsabschätzung (50%) Interdisziplinäres Praxisprojekt 19

20 4. EXTRAPOLATION AUSHUB Anzahl Altlastenstandorte Flächengröße je Standort (ha) Gesamtfläche Altlastenstandorte (m²) Sanierungsfläche je Standort 10% zu sanierende Gesamtfläche (m²) Sanierungstiefe (m) zu sanierendes Bodenvolumen (m³) Sanierungskosten ( /m³) Gesamtvolumen Interdisziplinäres Praxisprojekt 20

21 4. EXTRAPOLATION GEOTHERMIE Annahmen Entzugsleistung 20 W/m² 1800 Betriebsstunden pro Jahr Jahresarbeitszahl der von Wärmepumpe von 4 Heizstrompreis von 16,5 ct/kwh Wärmepreis von 11ct/kWh Erschließungskosten von ca. 5,2 Mrd. 600 Mio. Gewinn durch Wärmeerzeugung t CO 2 pro Jahr bilanziell erzeugte Energie (TWh/a) Amortisierungszeit (a) Emissionseinsparung (t CO 2 /a) 6,5 8, Interdisziplinäres Praxisprojekt 21

22 4. EXTRAPOLATION WÄRMESPEICHER Annahmen Spezifische Speicherkapazität 40 kwh/m³ Wirkungsgrad von 60% Einbaukosten von etwa 43,5 Mrd. Jährliche Einsparung von 1,4 Mrd. durch Speicherung der Wärme 1m Deckschicht Rund t CO 2 pro Jahr Speicherkapazität (TWh/a) Amortisierungszeit (a) Emissionseinsparung (t CO 2 /a) 13 30, Interdisziplinäres Praxisprojekt 22

23 4. EXTRAPOLATION GRUNDWASSERWÄRME Annahmen 3 Förderbrunnen je 10m pro Altstandort Fördervolumen von 10m³/h pro Altstandort 10 C Grundwassertemperatur, Nutzung von 2 C Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe von 5 10 Jahre Sanierungsdauer Erschließungskosten bei ca. 1.3 Mrd. 2.6 Mrd. Gewinn durch Wärmeerzeugung 4,2 Mio. t CO 2 pro Jahr bilanziell erzeugte Energie (TWh/a) Amortisierungszeit (a) Emissionseinsparung (t CO 2 /a) 284,7 0, Interdisziplinäres Praxisprojekt 23

24 4. EXTRAPOLATION ZUSAMMENFASSUNG Annahmen Geothermie auf der Hälfte der Fläche Wärmespeicher auf der anderen Hälfte 3 Grundwasserförderbrunnen Kostenpunkt etwa Jährlicher Gewinn von knapp t CO 2 pro Jahr Energiebilanz (MWh/a) Speicherkapazität (MWh/a) Amortisierungszeit (a) Emissionseinsparung (t CO 2 /a) ,7 165,6 Interdisziplinäres Praxisprojekt 24

25 5. DISKUSSION Einflussfaktoren auf das Ergebnis Bebauung fest vorgegeben Energiebedarf auf Grundlage von Richtwerten Kosten für Planung und Wartung unberücksichtigt Leistung und Kosten der verwendeten Anlagentechnik Fördermittel Einflussfaktoren auf Extrapolation Energiepreise Fördermittel Änderungen der Grundannahmen Interdisziplinäres Praxisprojekt 25

26 6. RESÜMEE ZUSAMMENFASSUNG Finanzierung von ALS zu 90% vom Land (neue Bundesländer) Größte bauliche Schnittmenge bei Geothermie und Solarenergie Kosteneinsparungen besonders durch Synergie bei Erdarbeiten Praxisbeispiel: Autarke Versorgung mit 13 Jahren Amortisation 291 TWh Wärmepotential in Altlasten 13 TWh durch thermische Speicher im Boden Thermischer Energieverbrauch 2014: 1168 TWh (25%, 1%) 8,4 Mio. t CO 2 -Einsparung möglich ( Mio. t, 6,7%) Energie in TWh Interdisziplinäres Praxisprojekt 26

27 6. RESÜMEE FAZIT ALS mit Erdarbeiten haben bauliche Synergien mit AET Optimal in Kombination mit Wohnbebauung Maßnahmen müssen im Sanierungsplan integriert sein Praxisprojekt hat Potential zur energetischen Autarkie AET+ALS Integration spart bei etwa 3,4 Mio. Gesamtkosten Deutschlandweit könnten 25% der Wärmeversorgung aus ALS+AET gewonnen werden Interdisziplinäres Praxisprojekt 27

28 VIELEN DANK FÜR DIE REGE AUFMERKSAMKEIT! Interdisziplinäres Praxisprojekt 28 Bild: smilingsun-shop

29 1. Thesen Fragen und Anmerkungen? 2. Informationen zum Thema 3. Praxisbeispiel 4. Extrapolation 5. Diskussion 6. Resümee Bild: amgsoft Interdisziplinäres Praxisprojekt 29