Anlässlich unseres nun schon traditionellen diesjährigen Sommervortrags im Museum Neue Mühle hielt Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach vom Fachbereich Maschinenbau der Universität Kassel einen Vortrag zu obigem Thema. Im Folgenden veröffentlichen wir den Inhalt seines Vortrags aus der Sicht der Wirtschaftswissenschaftlerin Frau Dipl.oec. Elke Tente. Als Nichtingenieur ist sie an derartigen Themen sehr interessiert, besucht sehr regelmäßig unsere Vorträge wie auch die der befreundeten technisch-wissenschaftlichen Vereine. Und für uns Ingenieure ist es sehr wichtig, die Wirkung unserer Vorträge auf Personen zu erkennen, die eine andere Ausbildung haben.

Hier der Bericht von Frau Dipl.oec. Elke Tente zusammen mit ihren weiterführenden Recherchen:

Zum Referenten :

Herr Prof. Dr.-Ing. Jens Hesselbach leitet den Lehrstuhl Umweltgerechte Produkte und Prozesse an der Universität Kassel. Zu seinen Bereichen gehören insbesondere:

• Klima-, energie- und ressourceneffiziente Produktion
• Dezentrale Energieversorgung und erneuerbare Energien in der Produktion
• Modellierung, Simulation und Steuerung von Produktion und Umfeld
• Life Cycle Engineering (Ganzheitliche Bilanzierung)

Zusammenfassung des Vortrages : 

Am 25.06.2010 referierte Herr Prof. Dr. Hesselbach zum Thema "Potentiale in Nordhessen für die regenerative Energieerzeugung". Der Vortrag machte nicht nur auf die Notwendigkeit von Veränderungen im Energiesektor aufmerksam, sondern veranschaulichte auch die Potentiale regenerativer Energien in der Region.

Nach Auffassung der Unterzeichnerin zeigen inzwischen die verschiedensten Klimamodelle und
-berechnungen global deutliche Veränderungen. Die Temperaturkurve wird sich, wie Prof. Hesselbach in Folie 5 (Bild unten) zeigte, weiter verschieben, so dass es zu immer mehr extrem warmen Wetter auf Grund des Treibhauseffektes kommen wird. Es sei denn, wir verändern etwas an unserem Energieverhalten, das letztendlich einer der Auslöser für den Erwärmungsprozess ist.

Weitere Gründe für eine Verhaltensänderung im Energiebereich sind die begrenzte Verfügbarkeit der momentan vorherrschenden Energieträger und die Tatsache, dass wir diese Rohstoffe größtenteils importieren und so in unserer Energieversorgung abhängig sind (Folien 7 und 8)

Bereich Windkraft:

Im Bereich der Stromerzeugung leistete im Jahr 2006 die Windkraft mit 32% den größten Anteil der regenerativen Energieträger für die Strombereitstellung. Wie wir im Vortrag erfahren haben, muss ein Windrad mindestens 2.000 Volllaststunden (VLST) jährlich laufen, um rentabel zu arbeiten. Es ist also notwendig, einen Standort zu wählen, an dem mindestens dieses durchschnittliche Windaufkommen zu erwarten ist.

Unter Berücksichtigung der im Vortrag gezeigten Windkarte von Hessen (leider nicht als Folie zur Veröffentlichung verfügbar) sind insbesondere der Vogelsberg, aber auch Nordhessen und der Taunus für Windkraft geeignet. Die Region Südhessen kann auf Grund der durchschnittlich geringen Windgeschwindigkeiten als eher ungeeignet eingestuft werden.

Es lohnt sich durchaus auch bereits bestehende Windenergieanlagen zu modernisieren (Repowering). Dadurch kann deren Stromproduktion und Effizienz deutlich verbessert werden, wie folgende Abbildung (Folie 16, Bild unten) zeigt:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um im Bereich Windkraft einen Zuwachs von 6,5 TWh/a zu erzielen, wie dies das hessische Energiekonzept für 2020 vorgibt, müssten 1.100 Anlagen (jede Anlage mit 3 MW) jeweils ca. 2.000 Volllaststunden laufen. Dies würde Investitionskosten in Höhe von etwa 4,5 Mrd. Euro bedeuten. Da in Hessen auch die Anhöhen zum Teil recht stark bewaldet sind, wird es vermutlich in geeigneten Gebieten auf kleinere Windparks mit 3-10 Anlagen hinauslaufen.

 

Bereich Sonne:

Für solartermische Kraftwerke reicht die direkte Sonneneinstrahlung in Deutschland leider nicht aus. Auch wenn es, nach Recherchen der Unterzeichnerin, z. B. in Jülich ein solarthermisches Demonstrations- und Versuchskraftwerk gibt, existieren weltweit weitaus interessantere Gebiete. Hier sei verwiesen auf die Folie 57 einer Präsentation von Dr. Markus Eck, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., welche Sie mit diesem Link erreichen. Die dort jährlich auf einem Quadratmeter gewonnene solarthermische Energie entspricht der von 180 – 300 Litern Öl.

Dennoch lohnt sich auch in Deutschland der Einsatz von Photovoltaik- und Solaranlagen, wie eine unter diesem Link erreichbare Karte zeigt.

Wie die Unterzeichnerin ermittelte, ist nach Informationen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Deutschland im Bereich der Sonnenenergienutzung Weltspitze (Stand 2008). Bis Ende 2008 waren bereits 11 Millionen qm solartermische Kollektorfläche installiert. Auch der Zuwachs im Bereich Photovoltaikanlagen ist beachtlich. Die Broschüre Erneuerbare Energien in Zahlen des BMU erreichen Sie über diesen Link. Dies zeigt auch ein aktuelles Beispiel aus unserer Region in Folie 26. Die dort abgebildete Grafik erschien zusammen mit einem Artikel in der HNA auf Seite 2 (Bild unten).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bereich Biogas:

Ausführliche Informationen zur Nutzung und Wirkungsweise von Biogasanlagen erhalten Sie hier.

Herr Prof. Dr. Hesselbach zeigte im Rahmen seines Vortrages die Eckdaten von folgender Anlage:

Standort	Darnstadt-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. 72.700 ha (9,5 %) ≙ 303 Anlagen  ≙ 3,9 TWh Wärmemenge ≙ 1,4 TWh Strom

Um die Leistungsfähigkeit der verschiedenen regenerativen Energieträger vergleichen zu können, benötigt man eine gemeinsame Basis bzw. einen Bezugspunkt. Das ist hier die Tera-Wattstunde (TWh) Strom (für den durchschnittlichen Verbraucher in seinem privaten Haushalt mit ca. 3.000 – 4.000 kWh: 1TWh = 1Mrd. kWh = 1.000.000.000 kWh). Die Umwandlung in elektrische Energie führt aufgrund des thermodynamischen Wirkungsgrades von knapp 40 % dann zu Verlusten wenn die Abwärme des Motors nicht für Heizzwecke genutzt werden kann.

Die Folie 29 (Bild unten) zeigt, wie viel Bedarf an Freifläche bei der jeweiligen erneuerbaren Energie benötigt wird, um ca. 7000 Haushalte zu versorgen. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass die Flächen auch kombiniert genutzt werden können. Unter den Solaranlagen in Ständerbauweise können durchaus noch Tiere weiden. Auch die Fläche unter Windrädern kann ebenfalls für Solaranlagen und als Weide genutzt werden.
Beim Ausbau einiger Energie-Alternativen könnte jedoch deren Anbauflächenbedarf mit anderen Nutzungen konkurrieren, etwa beim Mais für das Biogas, der dann u. a. nicht mehr als Futtermittel zur Verfügung steht.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bereich Geothermie:

Auf Folie 31 (Bild unten) gab Herr Prof. Dr. Hesselbach einen kurzen Überblick über die verschiedenen Arten und Einsatzmöglichkeiten im Bereich Geothermie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wie die folgende Abbildung (Folie 30, Bild unten) zeigt, ist Hessen für den Bereich Geothermie eher ungeeignet:

Im Bereich Südhessen würden sich aber durchaus Aktivitäten im Bereich hydrothermaler Geothermie rechnen (Folie 33, Bild unten).

Allerdings sind Bohrungen in die Tiefe durchaus mit Risiken verbunden. Daher haben nach Recherchen der Unterzeichnerin inzwischen einige Bundesländer - so auch Hessen - Leitfäden zur Nutzung von Geothermie erlassen.

Für die Umsetzung der erneuerbaren Energien ergeben sich aber noch einige Fragen, etwa: “Wie weit reicht Hessen eigentlich?“ Es wäre z.B. auch denkbar „hessische“ Windparks an der Küste zu bauen. bzw. hessisches Engagement in geeigneten Gegenden des jeweiligen alternativen Energielieferanten umzusetzen. Des Weiteren stellt sich die Frage, welche Investitionskosten für die regenerative Strombereitstellung entstehen. Einen kurzen Einblick gewährt die folgende Abbildung (Folie 15, Bild unten):

Die Fragen wer diese Investitionen tätigt, wie die Gesetzmäßigkeiten des Strommarktes funktionieren und wo die Politik am besten ansetzen sollte, böten genug Stoff für einen weiteren Vortrag. Kurz gestreift wurden aber die zurzeit in der Energiepolitik heftig diskutierten Themen Förderung erneuerbarer Energien, Laufzeitverlängerungen von Kernkraftwerken und die geplante Brennelementesteuer.

Abschließend skizzierte Herr Prof Dr. Hesselbach die Eckpunkte regionaler und effizienter Klimaschutzprojekte und verwies als Mut machende Beispiele auf die Modellprojekte "klimaneutrales Wohnen in Mörfelden" und "klimaneutrales Burghaun" :

An Hand der klimaneutralen Beispiele wird für die Unterzeichnerin deutlich, dass die Veränderungen hin zu mehr regenerativen Energieträgern nur umgesetzt werden können, wenn die verschiedenen Akteure aus Energiewirtschaft, Politik und letztendlich auch die Energieverbraucher zusammenarbeiten. Dieses Verständnis spiegelt sich durchaus auch in den Fragen in der anschließenden Diskussion wieder.

Einige Themen aus der anschließenden Podiumsdiskussion:

Was kann der Einzelne tun?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wie die vorstehende Abbildung der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena), Bildnachweis unten, zeigt, wird der größte Teil des Energieverbrauchs der Privathaushalte für den Bereich Wärme aufgewendet. Im Rahmen der VDE-Vortragsreihe wurde bereits zu den Möglichkeiten der Thermografie und den Beseitigungen energetischer Schwachpunkte referiert. So kann bspw. allein durch die thermische Sanierung der Gebäudehülle der Energiebedarf um ca. 40% gesenkt werden. (Folie 40 des Vortrags von Prof. Hesselbach).

Die Unterzeichnerin weist an dieser Stelle auf die Möglichkeiten von thermischen Solaranlagen hin, die nicht nur Warmwasser zur Verfügung stellen. In Neubauten dienen diese auch durchaus zur Unterstützung der Fußbodenheizung, die inzwischen mit sehr geringen Vorlauftemperaturen betrieben werden. Ein weiterer Vorteil ist die Pufferspeicherung des warmen Wassers über längere Zeiträume bzw. Tage hinweg.

Fördermittel privat:

Von einigen Zuhörern wurde kritisiert, dass die Vielzahl der Möglichkeiten im Bereich der Förderung erneuerbarer Energien für den Laien durchaus ein Hemmnis darstellt.

Eine gute und übersichtliche Aufstellung hat die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) in der hier erreichbaren Linkliste zusammengestellt.

Problem Speicherung und Absatz:

Die Frage der Speicherung der erzeugten Energie bleibt weiterhin eine anspruchsvolle Aufgabe für Forschung und Entwicklung. Erzeugte Überkapazitäten, wie aus dem Plenum als Beispiel angeführt wurde, führten in 2009 sogar dazu, dass Stromanbieter den abnehmenden Großkunden Geld dafür bezahlen mussten, anstatt ihren Strom vergütet zu bekommen.

Ausbau des Stromnetzes:

Die Bereitstellung der Übertragungsnetze bedeutet hohe Kosten bzw. große Investitionen. Die folgende Abbildung zeigt die Kraftwerke und das bestehende Verbundnetz in Deutschland:

Elke Tente
Diplom-Ökonomin

Soweit der Bericht der Teilnehmerin unseres diesjährigen Sommervortrages. Sollten Sie den Wunsch haben, mit Frau Dipl.oec. Elke Tente hierüber in Diskussion zu treten, bitten wir um Kontaktaufnahme mit dem Obmann Öffentlichkeitsarbeit. Alle von Prof. Dr. Hesselbach gezeigten Folien können Sie sich nach Freigabe unter "Downloads + Links" oben rechts herunter laden.

Bildnachweise: 

Folien des Vortrags auf dieser Seite und unter "Downloads + Links" oben rechts:
Prof. Dr. Ing. Jens Hesselbach, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau, Fachgebiet UmweltgerechteProdukte und Prozesse

Energieverbrauch Haushalte Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Berlin,

(last update 11.08.2010)