Energievielfalt aus dem Boden

Die Erde, auf der wir leben, besonders hier im Aachener Gebiet, aber auch im benachbarten Holland und Belgien, in starkem Maße auch im Ruhrgebiet, birgt mannigfaltige Energieformen bzw. Möglichkeiten, die vorhandene latente Energie für den menschlichen Gebrauch nutzbar zu machen.

Hier bei uns war es in der Vergangenheit die Kohle, die seit fast 1000 Jahren die Basis der Energieversorgung und damit die Grundlage für die wirtschaftliche und industrielle Entwicklung war. Diese Ära ist jedoch mit der Schließung der letzten Steinkohlenzeche im Aachener Revier zu Ende gegangen.

In der Gegenwart erfolgt eine Energienutzung, die eine Folge des früheren untertägigen Bergbaus ist und die darin besteht, dass für eine Reihe von Jahren noch das ausströmende Grubengas zur Verfügung steht.

In der Zukunft wird es wichtig sein alle Möglichkeiten auszunutzen, die darüber hinaus als sogenannte erneuerbare Energien zur Verfügung stehen und sinnvoll genutzt werden müssen. Das soll jetzt näher erläutert werden.

Nach dem Ende der Kohleförderung ist es sehr wichtig, eine nachhaltige und Umwelt freundliche Energiezukunft sicher zu stellen. In diesem Zusammenhang spielen die erneuerbaren Energien eine wesentliche Rolle.

In Heft Nr. 17 dieser Vereinszeitschrift wurde im einzelnen darüber berichtet, in welcher Weise das zur Zeit noch ausströmende Grubengas genutzt wird. Es wurde im Bereich der früheren Grube Anna II eine Anlage installiert, die bei einem Gasbedarf von 1.500 m³/h eine elektrische Gesamtleistung von 2,7 MW erbringt. Die von Gasmotoren erzeugte elektrische Energie wird in einer Trafostation von 400 V auf 10 KV transformiert und in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Mit dieser Art der Energieerzeugung und Gasverwertung werden wesentliche Mengen des Umwelt schädlichen Kohlendioxids, das bei anderen Energieerzeugungsverfahren anfällt, eingespart.

Auf dem ehemaligen Zechengelände Anna in Alsdorf gibt es ein weiteres Beispiel für die Nutzung von Grubengas. Dort wurde im Februar 2003 ein Brennstoffzellen-Heizgerät für die Kindertagesstätte eingeweiht. Bei dem hier angewandten umweltfreundlichen Brennstoffzellenprinzip werden Strom und Wärme durch eine elektrochemische Reaktion von Sauer- und Wasserstoff erzeugt. Da jedoch der Wasserstoff nicht in ausreichender Menge wirtschaftlich hergestellt werden kann, greift man auf wasserstoffreiches Erdgas zurück, sodass auch hier die im Boden vorhandenen Möglichkeiten ausgenutzt werden.

Einige der zukünftigen Möglichkeiten der Energiegewinnung werden unter dem Oberbegriff Geothermie (Wärme aus dem Boden) zusammen gefasst. Trotz der Beendigung der Kohlenförderung kann der Bergbau auch in Zukunft bei der Nutzung der Geothermie noch eine wesentliche Rolle spielen, da er über eine lange Tradition verfügt und in den Bereichen Bohrtechnik, Wärmeverteilung und Kraftwerksbetreibung reiche Erfahrungen gesammelt hat.

Wegen der Bedeutung der Geothermie hat die Landesregierung NRW Technologieinitiativen ergriffen und fördert in verschiedenen Zusammenhängen die sich abzeichnenden Entwicklungen.

Was ist nun Geothermie ?

Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der Erdoberfläche. Die Mengen sind so gewaltig, dass bei Zugrundelegung des heutigen Weltenergiebedarfs die Menschheit für 30 Mio Jahre versorgt werden könnte, mit anderen Worten: für unser Dasein sind die Wärmevorräte unerschöpflich.

Welchen Vorteil hat die Geothermie ?

Sie steht unbegrenzt zur Verfügung, und zwar unabhängig von Tages- und Jahreszeiten und auch von den herrschenden Klimabedingungen. Da sie direkt vor Ort gefunden und verwertet wird, benötigt sie keine aufwändigen Transportsysteme. Bei konventionellen Verbrennungsprozessen (Kohle und Öl) werden erhebliche Kohlendioxidemissionen verursacht, die hier entfallen.

Welche geologischen Gegebenheiten werden für die Geothermie ausgenutzt ?

Die Erdkugel ist folgender Maßen aufgebaut:

· Erdkruste bis 40 km Teufe
· Erdmantel bis 2.900 km Teufe
· Äußerer flüssiger Erdkern bis 5.100 km
· Innerer fester Erdkern bis 6.400 km Teufe.

Mit den heutigen technischen Möglichkeiten sind nur die oberen Schichten der Erdkruste nutzbar, obwohl dort nur Temperaturen zwischen 8° und 25° C herrschen. Deshalb benötigt man zusätzlich eine Wärmepumpe, die dafür sorgt, dass die für eine Wärmeversorgung notwendige höheren Temperaturen erreicht werden.

Die drei wesentlichen Verfahren zur Wärmegewinnung sind:

Mit Grundwasserwärmepumpen wird über Bohrbrunnen warmes Grundwasser dem Boden entnommen und mit einer Wärmepumpe auf höhere Temperatur gebracht. Dieses Wasser wird jedoch wieder in den Grund eingeleitet, sodass zwei Arten von Bohrbrunnen errichtet werden müssen, nämlich Förderbrunnen und die sogenannten Schluckbrunnen für die Wiedereinleitung.

Bei Erdwärmekollektoren werden in einer Tiefe von 80 - 160 cm Wärmetauscherrohre aus Kunststoff horizontal im Boden verlegt. Hier wird über eine darin zirkulierende Wärmeträgerflüssigkeit dem Boden die Wärme entzogen und auch wieder mit Hilfe einer Wärmepumpe auf das nötige höhere Temperaturniveau gebracht.

Die häufigste Art des Wärmeentzugs sind Erdwärmesonden, nämlich senkrechte Bohrungen mit eingebauten Kunststoffrohren, in denen eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert, dem Boden die Wärme entnimmt und nach Übertage transportiert.

Die geothermische Energie aus dem Oberflächen nahen Bereich, d.h. bis max. 500 m Teufe, ist regenerativ, Umwelt freundlich, Klima schonend, ganzjährig verfügbar, relativ billig, völlig ungefährlich und wird darüber hinaus noch wirtschaftlich gefördert. Ein Nachteil ist, dass diese Energie nicht überall einsetzbar ist, da die Heizsysteme der beheizten Gebäude aufgrund der geringen Temperaturdifferenzen auf Niedrigtemperaturniveau gefahren werden müssen. Das verlangt bei Neubauten einen hohen Isolierungsstandard und ist in der Regel für Altbauten wenig sinnvoll.