Die anderen Erneuerbaren
Invested in Renewables
Erneuerbare Energiequellen wie Geothermie, Wellenenergie und Biomasse sind eine vielversprechende Ergänzung zu Sonne und Wind
[Geothermie, Wellen, Biomasse: die anderen Erneuerbaren]
[Geothermie in Deutschland, Wellenenergie in Portugal, Biomasse in Tschechien: verlässliche Alternativen zu Sonne und Wind.]
Die anderen Erneuerbaren
Invested in Renewables
Erneuerbare Energiequellen wie Geothermie, Wellenenergie und Biomasse sind eine vielversprechende Ergänzung zu Sonne und Wind
[Geothermie, Wellen, Biomasse: die anderen Erneuerbaren]
[Geothermie in Deutschland, Wellenenergie in Portugal, Biomasse in Tschechien: verlässliche Alternativen zu Sonne und Wind.]
Anfang der 2010er-Jahre arbeitete Daniel Mölk erstmals an einem Projekt in der bayerischen Stadt Geretsried. Der lokale Versorger setzte damals auf hydrothermische Energie aus unterirdischen Wasserreservoirs. Bei den Bohrungen stieß das Team um Mölk zwar nicht auf Wasser. Aber dafür lernten sie fast alles, was es über die Erde und das Tiefengestein im Stadtgebiet 40 Kilometer südlich von München zu wissen gibt. Das war die Grundlage für die bahnbrechende geothermische Kreislaufanlage, die 13 Jahre später genau dort anläuft.
Mölk ist inzwischen Geschäftsführer von Eavor Deutschland, das nun an der Stelle von damals den „Loop“ baut – eine Art riesigen unterirdischen Heizkörper. Mit dieser innovativen Technologie sollen 30 000 Haushalte in der Region mit sauberer, erneuerbarer Wärme und Strom versorgt werden.
„Vor über zehn Jahren bohrte ich hier das erste Mal. Seither habe ich überall auf der Welt an hydrothermischen Projekten mitgearbeitet“, so Mölk. „Es ist etwas Besonderes, mit der Eavor-Technologie wieder hier in Geretsried an die Arbeit zu gehen. Damit zeigen wir, dass Geothermie auch ohne Thermalwasser im großen Maßstab funktioniert.“
Die extremen Wetterereignisse und Rekordtemperaturen der letzten Jahre haben deutlich gemacht, wie dringend Klimaschutz in Europa ist. Um bis 2050 klimaneutral zu werden, müssen die EU-Länder ihren Treibhausgas-Ausstoß bis 2030 um mindestens 55 Prozent reduzieren. Dieses Ziel ist nur mit einer Umstellung auf erneuerbare Energien zu schaffen.
Sonnen-, Wind- und Wasserkraft sind bisher die effizientesten erneuerbaren Energiequellen. Zudem sind sie am weitesten entwickelt und verbreitet. Nur stehen sie nicht überall und nicht jeden Tag zur Verfügung. In diesem Artikel geht es um andere Erneuerbare, die einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der Klimaziele leisten können.
Gegenwärtig sind sie zwar noch nicht so weit verbreitet wie Solar- und Windenergie, aber die Technologien werden immer besser. Wir stellen drei von ihnen vor:
Geothermische Energie wird aus der Wärme im Erdinneren erzeugt. Bei konventionellen Geothermieanlagen wird die Wärme meist aus unterirdischen Wasser- oder Dampfreservoirs gewonnen, die mittels Bohrung erschlossen werden. Aber in Geretsried und an vielen anderen Orten sind solche Tiefenwasservorkommen nicht vorhanden oder unzugänglich.
Für dieses Problem hat die kanadische Firma Eavor eine innovative Lösung entwickelt: den Eavor-Loop, der nicht auf Wasserreservoirs angewiesen ist. Stattdessen bohrt das Unternehmen (dessen Name „ever“ ausgesprochen wird) tief ins Erdinnere und gewinnt die Wärme aus dem Gestein.
Der erste Eavor-Loop im kommerziellen Maßstab wird in Geretsried mithilfe eines Zuschusses von 91,6 Millionen Euro aus dem EU-Innovationsfonds und einer Finanzierung von 45 Millionen Euro von der Europäischen Investitionsbank gebaut.
Das Eavor-Loop-System ähnelt einem riesigen unterirdischen Heizkörper. Mit zwei vertikalen Bohrungen dringt Eavor bis in eine Tiefe von 4 500 bis 5 000 Metern vor. Dort werden dann in jedem Bohrloch horizontale Seitenbohrungen mit einer Länge von 3 000 bis 3 500 Metern abgezweigt, zwölf Paare insgesamt. Die Länge der Bohrungen summiert sich pro Loop (Schleife) auf etwa 80 Kilometer. (Das in Geretsried gebaute System wird aus vier solcher Schleifen bestehen.) In den riesigen Radiator wird anschließend von oben sauberes Wasser eingeleitet.
Eine Pumpe setzt den Wasserfluss in Gang. Wenn die Pumpe später ausgeschaltet wird, arbeitet das System durch den Thermosiphon-Effekt selbstständig weiter. Im unteren Teil des Systems wird das Wasser durch das Tiefengestein aufgeheizt und steigt auf natürliche Weise an die Oberfläche. Dort kann es direkt zur Einspeisung in Fernwärmenetze oder zur Stromerzeugung genutzt werden.
Das System ist emissionsärmer als konventionelle Geothermie-Anlagen, weil keine Flüssigkeiten in die Tiefe gepumpt werden müssen. Zudem müssen für den Betrieb nicht rund um die Uhr Pumpen laufen.
Für diese geothermische Kreislaufanlage wird zwar kein Tiefenwasser benötigt, aber die geologischen Bedingungen für die Bohrungen müssen stimmen.
„Man braucht eine Gesteinsformation, die ein sicheres und effizientes Bohren der Schleife ermöglicht“, erklärt Laurie-Anne Michnick, Ingenieurin bei der Europäischen Investitionsbank. „Und die Wärmeleitfähigkeit ist wichtig.“
Vor dem Projektstart in Deutschland baute Eavor 2019 eine Pilotanlage in der kanadischen Provinz Alberta. Mit nur einer Schleife statt der vier wie beim Eavor-Loop ist die Pilotanlage seit fünf Jahren ununterbrochen in Betrieb.
Unterdessen testet das Unternehmen seine Technologie auch in Animas, im US-Bundesstaat New Mexico, wo die Temperatur im Untergrund mit der Tiefe rasch ansteigt.
„Je tiefer man bohrt, desto heißer wird es und desto effizienter die Anlage“, erklärt Bailey Schwartz, die bei Eavor als Projektdirektorin für Nordamerika zuständig ist. „Dort herrschen beste Bedingungen, um diese Technologien zu erproben. Wir können unsere Bohranlage kühlen und unsere Systeme weiterentwickeln.“
Die erste Schleife der Geretsrieder Eavor-Loop-Anlage soll Ende 2024 ihre Arbeit aufnehmen. Bis 2026 sind voraussichtlich alle vier Loops in Betrieb.
Deutschland steckt mitten in der Energiewende. Die begann in den frühen 2010er-Jahren und soll Atomkraft durch erneuerbare Energien ersetzen.
„Die Kombination aus Wind, Sonne und Geothermie ist sehr wichtig für eine sichere Energieversorgung in einer großen Volkswirtschaft wie Deutschland“, erklärt Alexander Land, Leiter der Abteilung öffentliche Angelegenheiten bei Eavor Deutschland.
Die Wärmeproduktion gehört zu den größten Herausforderungen für Europas Energiewende, weil dafür besonders viel Energie gebraucht wird und das meiste CO2 anfällt.
Das Eavor-Loop-System in Geretsried wird in der kühlen Jahreszeit 30 000 Haushalte mit Fernwärme versorgen. Zusätzlich wird ein Kraftwerk vor Ort die geothermische Wärme ganzjährig in Strom umwandeln.
Die Gesamtinvestition des Unternehmens in Geretsried dürfte sich auf 350 Millionen Euro summieren, bei einem Renditezeitraum von 30 Jahren.
„Die Anlage in Geretsried und andere Projekte dieser Art werden zu stabileren Energiepreisen und mehr Energieunabhängigkeit beitragen“, ist Alexander Land von Eavor überzeugt.
Die Europäische Investitionsbank (EIB) stellt ihren Kredit als Projektfinanzierung bereit, sodass die Mittel ohne Rückgriffsrecht der Anteilseigner direkt in das Projekt fließen. Die Finanzierungsstruktur bei diesem innovativen Vorhaben ist komplex und beinhaltet ein Konsortium von Kreditgebern sowie ein höheres Risiko für die Bank.
„Für dieses bahnbrechende Projekt gibt es eine effiziente Finanzierungslösung. Wir sind zuversichtlich, dass Eavor in der Lage ist, weitere Anlagen dieser Art in Europa und anderen Teilen der Welt zu bauen“, so Vincent Mansour, Kreditreferent bei der EIB.
Eavor Deutschland hat inzwischen schon ein zweites Projekt in Angriff genommen, das in Hannover 15 bis 20 Prozent der städtischen Fernwärme liefern soll.
Wellenkraftwerke nutzen zur Stromerzeugung die Energie des Meeres. Mit einer geschätzten nutzbaren Energiekapazität von 1,8 Terawatt sind Wellen eine vielversprechende erneuerbare Energiequelle. Sie könnten eine wichtige Rolle bei der Deckung des weltweiten Strombedarfs spielen.
CorPower Ocean, ein schwedischer Technologieentwickler, hat ein Verfahren entwickelt, mit dem Wellenkraftwerke verlässlich und wirtschaftlich betrieben werden können. Der erzeugte Strom ergänzt Wind- und Solarenergie und kann Lücken bei der Versorgung mit sauberer Energie schließen.
Das 2012 gegründete Unternehmen CorPower Ocean hat den Wellenenergiewandler entwickelt, eine Technologie, die sich am Pumpprinzip des menschlichen Herzens orientiert.
Das Herz nutzt gespeicherten hydraulischen Druck, um seine Muskeln zum Pumpen zu bewegen. CorPower überträgt dieses Prinzip auf seine Bojen. Mit dem Druck, der gespeichert wird, wenn eine Welle eine Boje nach oben drückt, wird diese wieder nach unten gedrückt. Das Ergebnis: eine gleichmäßige Energieerzeugung während der Auf- und Abwärtsbewegung.
Die Bojen an der Meeresoberfläche sind mit einem innovativen System am Meeresboden verankert. „Unsere Lösung erzeugt mehr als fünf Mal so viel Energie pro Tonne installierter Ausrüstung wie andere Wellentechnologien“, sagt Kevin Rebenius, kaufmännischer Leiter bei CorPower Ocean.
Ein großes Hindernis für die Nutzung der Wellenenergie war bisher raues Wetter auf See.
„Die Herausforderung besteht darin, robuste Anlagen zu bauen, die auch den stärksten Stürmen standhalten. Zugleich müssen sie im Verhältnis zu ihrer Größe, ihrem Gewicht und ihren Kosten genug Strom erzeugen, um wirtschaftlich zu sein“, erklärt Rebenius.
In der Vergangenheit wurden viele Wellenkraftwerke entweder durch Stürme zerstört oder waren unrentabel. Die Anlagen müssen also robust genug sein, um den Kräften der Meere zu trotzen, und gleichzeitig unabhängig von den Wetter- und Wellenbedingungen kontinuierlich Strom liefern.
VianaWave, das erste Projekt von CorPower Ocean vor der Küste von Aguçadoura im Norden Portugals, ging im August 2023 an den Start. „Seitdem haben wir vier Stürme erlebt. Im schwersten war die Boje 18 Meter hohen Wellen ausgesetzt“, sagt Rebenius. „Das war ein wichtiger Meilenstein für uns: Wir konnten zeigen, dass unsere Technologie auch unter schwierigsten Bedingungen funktioniert.“
Während eines Sturms schalten die Bojen in einen Schutzmodus. Diesen gibt es so ähnlich auch bei Windrädern, die ihre Flügel im Sturm so stellen, dass eine zu schnelle Rotation verhindert wird. Bei normalem Seegang wird die Boje optimal auf die ankommenden Wellen eingestellt, wodurch die Bewegung und die erfasste Energie verstärkt werden.
„Möglich wird das dank unserer innovativen WaveSpring-Technologie, die wie eine Negativfeder wirkt und die Energieerzeugung verdreifacht“, so Rebenius.
CorPower Ocean erhielt für seine vorkommerzielle Wellenenergieanlage im Norden Portugals Unterstützung bei der Projektentwicklung aus dem EU-Innovationsfonds. Die EIB berät das Unternehmen bei der Kapitalstrukturierung, der Erstellung von Unterlagen für die Mittelbeschaffung und bei einem neuen Finanzierungsmodell, das das Fundraising erleichtern soll.
„Projekte wie VianaWave fördern Innovationen, die Skalierbarkeit und das Vertrauen des Marktes in die Wellenenergietechnologie“, sagt Andrea Alessi, Ingenieur bei der EIB. „Sie spielen eine zentrale Rolle beim Übergang zu einer nachhaltigen und resilienten Energiezukunft.“
Wellenenergie hat mehrere Vorteile.
„Wellenenergie bietet besondere Vorteile für unterschiedliche Strombedarfe, etwa von Großanlagen, isolierten Verteilnetzen oder schwer erreichbaren Gebieten“, erklärt Alessi. „Sie liefert Strom für entlegene Gegenden und stärkt sie dadurch. Wellenenergie ergänzt andere Ressourcen wie Sonne, Wind sowie Energiespeicherung und braucht keine Flächen an Land.“
„Investitionen in Wellenenergie sind wichtig“, fügt er hinzu. „Sie erweitern den Mix an erneuerbaren Energien, verringern die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und machen die Energieversorgung widerstandsfähiger und nachhaltiger.“
Die Vorteile der Wellenenergie liegen auf der Hand. Aber da Wellenkraftwerke verglichen mit anderen erneuerbaren Energien noch in den Kinderschuhen stecken, sind ihre Umweltauswirkungen bislang nur unzureichend untersucht.
Der Bau von Anlagen entlang der Küste oder die Verlegung von Stromkabeln unter Wasser, um die erzeugte Energie weiterzuleiten, könnte sich ungünstig auf die Meeresflora und -fauna sowie auf marine Ökosysteme auswirken. Weitere Forschung ist nötig, um die Folgen von Wellenkraftwerken für die Umwelt zu ermitteln und Strategien zu entwickeln, mit denen mögliche negative Auswirkungen so gering wie möglich gehalten werden.
Darüber hinaus stellen raue Meeresbedingungen, insbesondere im Atlantik und in der Nordsee, besondere Anforderungen an die Langlebigkeit und Wartung der Anlagen.
Das erfolgreiche Projekt von CorPower Ocean könnte ein Wendepunkt für die weltweite Nutzung der Wellenenergie sein.
„Wir haben gezeigt, dass Wellenenergie unter den erneuerbaren Energiequellen eine weitere praktikable Lösung ist“, sagt Rebenius. „Im nächsten Schritt müssen nun mehr Projektentwickler und große Energieunternehmen die Technologie übernehmen und Wellenparks entwickeln. Dann können wir beim Ausbau dieser Energiequelle weltweit einen Gang höher schalten.“
Anders als fossile Brennstoffe ist Biomasse eine erneuerbare und umweltfreundliche Energiequelle, die im Überfluss vorhanden ist. Biomasse-Brennstoffe können aus organischen Materialien wie bestimmten Holzarten und landwirtschaftlichen Abfällen produziert werden. Biomasse entsteht durch verantwortungsbewusste Forstwirtschaft, Abfallwirtschaft und Recycling immer wieder neu – ein wesentlicher Unterschied zu den endlichen fossilen Brennstoffen.
Zudem ist das bei der Verbrennung von Biomasse freigesetzte Kohlendioxid Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs. Wenn Bäume und Pflanzen wachsen, entziehen sie der Atmosphäre Kohlendioxid und gleichen so die bei der Verbrennung freigesetzten Kohlenstoffemissionen aus. Dadurch entsteht ein geschlossener Kreislauf, bei dem unter dem Strich kein Kohlendioxid emittiert wird.
Der Energieversorger Teplárny Brno hat ein auf 15 Jahre angelegtes Projekt in Angriff genommen. Es soll Brünn, die zweitgrößte Stadt Tschechiens mit fast 400 000 Einwohnern, zuverlässig und nachhaltig mit Energie versorgen.
Mithilfe einer Finanzierung der EIB von 75 Millionen Euro plant der Versorger, seine Wärmeerzeugungs- und -verteilungsanlagen zu modernisieren, um die Emissionen zu senken und die Abhängigkeit der Stadt von Gasimporten zu verringern.
„Das Projekt ist eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, die nicht nur Wärme für Wohngebäude, sondern auch Strom liefern wird, was vor allem zu Spitzenlastzeiten wichtig ist“, erklärt Jan Morawiec, Kreditreferent bei der EIB in Prag.
Im Rahmen dieses Projekts wird Teplárny Brno ein neues Biomasse-Blockheizkraftwerk bauen, das 15 Prozent des Wärmebedarfs von Brünn decken wird. Wärme und Strom werden mit Kraft-Wärme-Kopplung durch die Verbrennung von Holzhackschnitzeln erzeugt, die mit der Bahn aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern in der Umgebung der Stadt angeliefert werden.
Das Projekt leistet einen Beitrag zum REPowerEU-Plan, mit dem Europa weniger abhängig von fossilen Brennstoffen werden will. Außerdem steht es in Einklang mit den Energiefinanzierungsleitlinien der EIB und ihrem Klimabank-Fahrplan 2021–2025. Es unterstützt darüber hinaus die Kohäsionspolitik der EU, die die Lebensbedingungen in wirtschaftlich schwächeren Regionen verbessern will.
„Biomasse wird ab 2025 voraussichtlich etwa elf Prozent des Erdgases in Brünn ersetzen“, sagt Petr Fajmon, Geschäftsführer von Teplárny Brno. „Die Modernisierung unseres Kraftwerks ist der erste große Schritt auf dem Weg zu einer unabhängigen und nachhaltigen Energieversorgung unserer Stadt. Sie wird die Heizkosten senken und zu einer stabilen Versorgung beitragen.“
Teplárny Brno stellt seit 1930 die Wärmeversorgung der Stadt sicher und ist in Europa einer der Vorreiter bei der Kraft-Wärme-Kopplung. Mit Unterstützung der EIB will der Versorger fünf Kilometer Rohrleitung erneuern, fünfeinhalb Kilometer neue Leitungen verlegen, 16 Übergabestationen modernisieren und 105 neue bauen.
„Wir gehen davon aus, dass die CO2-Emissionen um etwa 38 000 Tonnen pro Jahr sinken werden und die Stickoxidemissionen um sechs Tonnen. Zudem werden wir nach unseren Prognosen jährlich etwa 612 000 Gigajoule nicht erneuerbarer Primärenergie einsparen“, so Petr Fajmon.
Die Gewinnung erneuerbarer Energie aus Geothermie, Wellenkraft und Biomasse ist noch nicht so weit entwickelt oder verbreitet wie Solar-, Wind- und Wasserkraft. „Aber diese erneuerbaren Energiequellen stehen das ganze Jahr über zu Verfügung“, sagt Christos Smyrnakis, Ingenieur in der Abteilung für erneuerbare Energien der EIB. „Sie können eine Grundlast bereitstellen und kontinuierlich Energie liefern.“