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07-08 | 2015

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Special Erneuerbare

Special Erneuerbare Energien nicht nur in Deutschland – reduzierten Einspeisevergütungen sowie auf die zunehmenden politischen Unsicherheiten in Bezug auf den Bestand der Fördermaßnahmen [39]. Deshalb ist davon auszugehen, dass aufgrund sinkender Fördersätze die hohen Ausbauraten der PV in der EU von knapp 15 % Zubau jährlich in den kommenden Jahren nicht erreicht wird. Bis 2020 wird daher mit einer maximal installierten Leistung von 130 GW gerechnet [42]. Highlight: In Österreich ist ein Bahn-Solarkraftwerk in Betrieb gegangen. Die potenziell erzeugbare Strommenge von 1,1 GWh/a wird direkt ins Streckennetz der Bahn eingespeist. Dadurch können etwa 200 Züge zwischen Wien und Salzburg betrieben werden [41]. Geothermie Geothermische Energie kann zur Wärme- und/oder zur Stromproduktion genutzt werden; dies wird nachfolgend diskutiert. Wärmeerzeugung Ende 2014 lag die global installierte thermische Leistung aller vorhandenen geothermischen Anlagen zur Wärmeerzeugung bei rund 70,3 GW. Zusammengenommen wurden mit diesem Anlagenpark rund 588 PJ (2014) an Nutzenergie bereitgestellt. Der absolut größte Anteil dieser geothermischen Wärme wurde in den USA, in China, Schweden, Norwegen und Deutschland bereitgestellt [46 bis 50]. Geothermische Wärme kann über Techniken zur Nutzung des oberflächennahen Erdreichs (und der Umgebungswärme) sowie über Verfahren zur Nutzung des tiefen Untergrunds realisiert werden. Beide Optionen werden nachstehend diskutiert. Oberflächennahe Geothermie Mithilfe der Energie des oberflächennahen Erdreichs (und der Umgebungsluft) wird vorwiegend eine Raumwärmebereitstellung und/oder eine Klimatisierung (das heißt Heizen und Kühlen) von Einund Mehrfamilienhäusern realisiert. ? Welt 2014 waren in rund 48 Ländern geschätzte 4,16 Millionen Wärmepumpen mit einer thermischen Gesamtleistung von knapp 50 GW installiert. Diese Anlagen stellten potenziell etwa 325 PJ (2014) an Nutzenergie bereit [46 bis 50]. In den USA waren Ende 2014 mit einer installierten thermischen Leistung von rund 16,8 GW der weltweit überwiegende Anteil der Wärmepumpen installiert (67 PJ). Große Anlagenbestände sind aber auch in China (11,8 GW; 100 PJ), in der EU (16,5 GW; 98 PJ), in der Schweiz (1,7 GW; 11 PJ) und in Norwegen (1,3 GW; 8 PJ) vorhanden [46 bis 50]. Dabei unterscheiden sich die Betriebsweisen der eingesetzten Wärmepumpen regional sehr stark – im Wesentlichen infolge der Art der bereitgestellten Energie (das heißt Wärme oder Kälte). So sind in großen Teilen der USA die Aggregate beispielsweise für eine Kühlung bzw. für eine Bereitstellung der Spitzenkühllast in den heißen Sommermonaten ausgelegt; für eine Heizung sind diese Anlagen dann überdimensioniert. Diese Betriebsweise resultiert in vergleichsweise geringen Volllaststunden (2 000 h/a; Kapazitätsfaktor 0,23). In Europa und potenziell in China werden erdgekoppelte Wärmepumpen demgegenüber primär zur Bereitstellung der Wärmegrundlast eingesetzt. Deshalb erreichen Wärmepumpen hier deutlich höhere Volllaststunden als in den USA (6 000 h/a, Kapazitätsfaktor 0,68). Dies ist der Grund, warum im Vorjahr trotzt einer deutlich höheren thermischen Gesamtleistung in den USA (67 PJ) deutlich weniger Wärme als beispielsweise in China (100 PJ) bereitgestellt wurde. Die Nutzung der oberflächennahen Geothermie wird die kommenden Jahre moderat weiter ausgebaut; dies gilt insbesondere auch deshalb, weil mit derartigen Systemen eine Heizung und Kühlung mit einem System realisiert und dadurch den gestiegenen Komfortansprüchen (und den sich ändernden klimatischen Gegebenheiten) in vielen Ländern Rechnung getragen werden kann. Wird die bisherige globale Zubaurate von rund 3 %/a für die Jahre bis 2020 fortgeschrieben, könnte die weltweit installierte Wärmepumpenleistung auf rund 58 GW ansteigen. Dies entspricht dann einer Nutzenergiebereitstellung von rund 376 PJ/a. ? EU Die installierte Wärmepumpenleistung in der EU betrug 2014 rund 16,5 GW. Mit diesen Anlagen wurden rund 98 PJ Nutzenergie bereitgestellt [46 bis 50]. In der EU sind beispielsweise in Schweden (5,6 GW; 52 PJ), in Deutschland (2,6 GW; 16 PJ) und in Frankreich (2 GW; 11 PJ) nennenswerte thermische Leistungen installiert. Insbesondere bei Neubauten haben Wärmepumpensysteme in einigen europäischen Ländern bereits heute merkliche Marktanteile erlangen können. Auch gewinnt der Wunsch nach einer Kühlung im Sommer immer mehr an Bedeutung. Hinzu kommt, dass Wärmepumpensysteme aufgrund einer gewissen Systemträgheit sehr gut mit Strom aus fluktuierenden Quellen betrieben werden können. Deshalb sind tendenziell in Europa eher steigende Marktanteile dieser Systeme zu erwarten. Wird ausgehend von der bisherigen Entwicklung der Anlagenbestand in der EU linear fortgeschrieben und damit eine der letzten Jahre vergleichbare Entwicklung bis 2020 unterstellt, könnte bis dahin eine installierte thermische Gesamtleistung von rund 19 GW installiert sein. Die entsprechende Nutzenergiebereitstellung würde dann bei etwa 113 PJ/a liegen. Tiefe Geothermie Nutzwärme kann mithilfe der Energie des tiefen Untergrunds bereitgestellt werden; dies kann – je nach den jeweiligen geologischen Bedingungen – mit oder ohne einer zusätzlichen Wärmepumpe realisiert werden. Diese Wärme aus tieferen Erdschichten wird sehr vielfältig genutzt (zum Beispiel Raumwärmebereitstellung, Gewächshausbeheizung, Fischteichbeheizung, Bereitstellung von Industriewärme, balneologische Nutzung) [46 bis 50]. ? Welt Die thermische Gesamtleistung der weltweit vorhandenen geothermischen Anlagen zur Wärmebereitstellung lag Ende 2014 bei geschätzten 20,4 GW. Mit diesem geothermischen Anlagenpark konnten rund 262 PJ an Nutzenergie bereitgestellt werden. In China ist der mit Abstand größte geothermische Anlagenpark zur Wärmebereitstellung installiert (6 GW; 100 PJ). Weitere energiewirtschaftlich relevante thermische Kapazitäten sind auf Island und in Japan (jeweils 2 GW; 36 PJ und 27 PJ) sowie in der Türkei (2,8 GW; 44 PJ) installiert. Zusätzlich sind rund 0,6 GW (9,4 PJ) in den USA vorhanden [46 bis 50]. Sind vielversprechende geologische Bedingungen (das heißt ausreichend große Heißwasservorkommen in nicht zu großer Tiefe) und eine ausreichende Wärmenachfrage gegeben – und möglichst eine Wärmeverteilinfrastruktur – idealerweise bereits vorhanden, stellt die geothermische Wärme eine energiewirtschaftlich sehr vielversprechende Wärmebereitstellungsoption dar. Deshalb wird sie auch in Zeiten niedriger Energiepreise potenziell weiter dann ausgebaut werden, wenn die genannten Bedingungen gegeben sind. Problematisch ist nur, 14 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8

Erneuerbare Energien Special dass die diskutierten Voraussetzungen nur an wenigen ausgewählten Standorten auch wirklich in einer wirtschaftlich darstellbaren Kombination vorhanden sind. Deshalb wird geothermische Wärme weitergehend genutzt werden, aber nur auf einem weiterhin vergleichsweise geringen Niveau. Wird deshalb die durchschnittliche Zubaurate des Anlagenbestandes von rund 20 % pro fünf Jahre fortgeschrieben, könnte die thermische Gesamtleistung des dann installierten Anlagenparks zur Wärmebereitstellung aus tiefer Geothermie rund 25,3 GW (2020) betragen. Mit diesen Anlagen könnten dann etwa 325 PJ/a an Nutzenergie bereitgestellt werden (Bild 6). (etwa 107 MW), für Kenia (rund 316 MW), für Indonesien (etwa 62 MW) und für die Philippinen (rund 50 MW) [46 bis 50]. In den USA ist mit rund 27 % (3,5 GW) der mit Abstand größte Anteil der weltweit installierten geothermischen Kraftwerksleistung installiert. Weitere große geothermische Kraftwerkskapazitäten sind auf den Philippinen mit rund 15 % (1,9 GW), in Indonesien mit rund 11 % (1,3 GW) und in Mexiko mit rund 8 % (1 GW) vorhanden. Deshalb wurde 2014 in den USA auch die größte geothermisch erzeugte Strommenge bereitgestellt (16,6 TWh). Weitere große Erzeuger waren 2014 die Philippinen mit etwa 9,7 TWh, Indonesien mit rund 9,6 TWh und Mexiko mit 6 TWh [46 bis 50]. Die geothermische Stromerzeugung wird auch in den kommenden Jahren weiter ausgebaut werden. Dies gilt aber primär nur für Länder/Regionen, die durch geologische Anomalien gekennzeichnet sind (das heißt, die über Hochenthalpie (dampf) vorkommen verfügen). Dies ist überwiegend in Nord- und Mittelamerika, Ozeanien und Asien sowie zum Teil in Afrika der Fall; damit wird die Geothermie in Europa auch in den kommenden Jahren ein Nischendasein führen. ? EU Die thermische Gesamtleistung von Anlagen zur Wärmebereitstellung aus tiefer Geothermie in der EU lag Ende 2014 bei geschätzten 3,4 GW (44 PJ). Wesentliche Anteil sind in Ungarn (0,9 GW; 9,5 PJ), in Italien (0,8 GW; 7,1 PJ) und in Frankreich (0,4 GW; 5 PJ) vorhanden [46 bis 50]. Wird diese Entwicklung bis 2020 fortgeschrieben – in der EU gelten die gleichen wie bei der weltweiten Situation diskutierten Treiber –, könnte bis 2020 die thermische Gesamtkapazität bei rund 4,2 GW mit einer geothermischen Wärmebereitstellung von 54 PJ/a liegen. Green Technology Effi cient power engineering Stromerzeugung ? Welt In den global vorhandenen geothermischen Kraftwerken waren Ende 2014 rund 12,6 GW an elektrischer Leistung installiert. Mit diesem Kraftwerkspark konnten rund 73,6 TWh (2014) an elektrischer Energie bereitgestellt werden (Bild 7) [46 bis 50]. Dabei wurden 2014 rund 600 MW an Kraftwerkskapazität neu primär dort zugebaut, wo durch geologische Anomalien geothermischer Strom besonders kostengünstig erzeugt werden kann. Dies gilt insbesondere für die Türkei Marine Engines & Systems Power Plants Turbomachinery After Sales Die neuen Gasturbinen von MAN Diesel & Turbo überzeugen in modernen Gaskraftwerken durch Zuverlässigkeit, Kompaktheit und Flexibilität. Durch die niedrigen Schall- und Abgasemissionen sind sie besonders geeignet für die Aufstellung in Wohngebieten. Eine kurze Synchronisationsdauer garantiert Strom und Wärme, wann immer sie benötigt werden. Mit Hilfe moderner Kraft-Wärme-Kopplung lassen sich Wirkungsgrade von über 90% erreichen. Wir haben die Antwort auf Ihren Energiebedarf Dank maßgeschneiderter Lösungen mit Gasturbinen von 6 bis 13 Megawatt. Erfahren Sie mehr unter www.turbomachinery.man.eu BWK Bd. 67 (2015) Nr. 7/8 15

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