Wärmewende ABC – Landshut fossilfrei

Im Folgenden haben wir einige Technologien, ihre Beziehungen zueinander, sowie energiepolitische Annahmen zusammengestellt, die uns für die Energiebereitstellung für die Wärmewende in Landshut relevant erscheinen.

Klimaneutrale Alternativen und Technologien für Landshut

Abwasser

Die Kläranlage Landshut Dirnau wird von den Stadtwerken betrieben. Es werden täglich ca. 30 Mio. Liter Abwasser aus dem Stadtgebiet Landshut sowie aus den umliegenden Gemeinden gereinigt. Das Klärwerk wird zurzeit modernisiert und Abwärme wird im Klärwerk auch schon bereits selbst genutzt.

Denn, die Energiemenge, die sich in Form von Abwärme aus Abwasser gewinnen lässt, ist riesig. Dies gilt auch für die Abwärme auf dem Weg hin zum Klärwerk.

Wenn wir Abwasser beim Wärmeentzug um lediglich 1 Kelvin abkühlen, um den Betrieb der Abwasserreinigungsanlage (ARA) möglichst nicht zu beeinträchtigen, können wir aus 1 m³ Abwasser rund 1,5 Kilowattstunden Wärme gewinnen. Im Klärwerk Landshut werden ca. 30.000 m³ Abwasser täglich gereinigt. Würde diese Menge um 1 Kelvin abgekühlt, ergäbe das eine Energiemenge von 45 MWh, im ganzen Jahr etwa 16 GWh. Bei einer Abkühlung um 3 Kelvin wären es schon 48 GWh.

Mit Blick auf die in Tab. 10 im „Energienutzungsplan für das Stadtgebiet Landshut“ von 2016 aufgeführten Kanäle sagt ein Fachmann:

Die Kanäle sind alle groß genug; man sagt, es geht grundsätzlich ab DN 400 (= 400 mm Durchmesser), wobei zuletzt aufgrund der Vorteile von größeren Projekten eher Projekte ab DN 800 durchgeführt wurden.
Alle im Energienutzungsplan aufgeführten Kanäle haben einen Trockenwetterabfluss (in l/s), der eine Nutzung möglich macht. Ab ca. 10 l/s ist dies der Fall und nach Faustformel lassen sich aus je 10 l/s gut 100 kW thermische Energie dem Abwasser entziehen.

Wenn man so auf diese Tab. 10 schaut, dann steckt allein in den hier aufgeführten Kanalabschnitten eine große Menge Energie. Addiert man die Trockenwetterabflusswerte auf, kommt man auf etwa 900 l/s, was überschlägig mindestens 9 MW Wärmeleistung sind. Wie viel man eventuell sonst noch aus dem Netz holen kann, könnte man mit der Stadtentwässerung prüfen. Die Wärmeentnahme aus den Kanalabschnitten wäre eine gute Wärmequelle für große Gebäude (z.B. die, die heute mit Blockheizkraftwerken beheizt werden) oder Quartiersnetze, die unabhängig vom Wärmenetz sind oder sein könnten. Die Kläranlage wäre zusätzlich noch zu betrachten.

Die Lage des Klärwerks macht es zudem wahrscheinlich, dass die Abwasserleitung dicht am Biomasse-Heizkraftwerk vorbeiführt. Eine Abwasser-Wärmepumpe entlang dieser Leitungen in BMHKW Nähe, könnte die Wärme aus dem Abwasser in den Rücklauf des Wärmenetzes zum BMHKW pumpen. Zusätzlich könnten durch Wärmetauscher in den Hauptsammlern wohl noch einige Quartierswärmenetze ihre Wärme aus dem Abwassernetz über Wärmepumpen gewinnen.

Quelle: https://um.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/redaktion/m-um/intern/Dateien/Dokumente/5_Energie/Energieeffizienz/Abwasserwaermenutzung/Leitfaden_Ratgeber/Leitfaden_Waerme_aus_Abwasser.pdf

Abwärme aus industriellen Unternehmen

Der „Energienutzungsplan für das Stadtgebiet Landshut“ von 2016 sagt zu Abwärmequellen: „Im Zuge der Datenerhebung wurde durch Fragebögen das Vorhandensein etwaiger innerbetrieblicher Abwärmepotenziale abgefragt. Es liegt eine detaillierte Erhebung der Abwärmeströme vor, die jedoch aus Datenschutzgründen nicht veröffentlicht werden darf. Um die vorhandene Abwärme für eine Wärmeversorgung nutzen zu können, ist das zur Verfügung stehende Temperaturniveau entscheidend. Ab einem Temperaturniveau von rund 75 °C ist diese für eine direkte Nutzung zur Speisung eines Wärmenetzes verwendbar. „Eine Übersicht der Standorte für mögliche Abwärmepotenziale ist in Abbildung 22 dargestellt.“

Die Karte des „Energienutzungsplan für das Stadtgebiet Landshut“ zeigt sechs Standorte mit Potenzial für Abwärme im Industriegebiet/Nikolaviertel. Je nach Abwärmetemperatur kann die Abwärme durch Wärmepumpen auf die nötige Temperatur gebracht werden, die angeführte Mindesttemperatur von 75 °C ist insoweit nur bedingt von Bedeutung.

Biomasse

Biomasse wird in Landshut bereits im Biomasseheizkraftwerk (BMHKW) für die Erzeugung von Fernwärme genutzt. Es kann etwa 4.500 Haushalte pro Jahr mit Öko-Strom und bis zu 4.700 Haushalte mit umweltfreundlicher Wärme versorgen. Es wird lt. Aussagen der Stadtwerke ausschließlich holziges Grüngut aus der Landschaftspflege verbrannt. Den kompletten Biomassebedarf liefern kommunale Zweckverbände und gewerbliche Kompostierbetriebe größtenteils aus der niederbayerischen Region. Mit diesen haben die Stadtwerke langfristige Liefervereinbarungen getroffen.

Das ist für die nahe und mittlere Zukunft ein tragfähiges, erhaltenswertes Konzept und ist nicht Gegenstand des Bürgerbegehrens.

Warum nur eine nahe/mittlere Zukunft?

Brennstoffe werden generell eine gefragte Ressource werden und vor allem in Produktionsstätten und dort in kaskadierenden Prozessen gebraucht.
Die Verbrennung fester Biomasse (beispielsweise Holz) ist ohne besondere Maßnahmen mit höheren Schadstoffemissionen (Kohlenmonoxid, Ruß, PAK) verbunden als bei Verbrennung von Öl oder Gas.
Durch Verbrennung in Anlagen wird Trocken- und Totholz dem natürlichen Kreislauf entzogen und der über Jahrzehnte in den Sedimenten des Waldbodens gespeicherte Kohlenstoff in kurzer Zeit als CO2 in die Atmosphäre verbracht.
Die bundesweit geltende Grenze für die Ausschreibungsmengen von Biomasse werden ab 2023 zu Gunsten von Biomethan reduziert werden. Die begrenzte Ressource Biomasse soll künftig verstärkt in schwer zu dekarbonisierenden Bereichen in der Industrie eingesetzt werden.

Biomethan (statt Erdgas?)

Die Stadt Landshut nutzt nach unseren Informationen zurzeit kein Biomethan. (Lt. öffentlicher Werksenatssitzung vom 15.3. wird aber darüber als einzige Alternative für Erdgas nachgedacht.)

Es klingt (und scheint) so schön einfach: Erzeugung, Entschwefelung, Trocknung, CO₂-Abtrennung, Konditionierung, Verdichtung, weitere Reinigungs- und Aufbereitungsschritte; der Brenner der Anlage kann bleiben, einfach ein neues Gasgemisch rein, fertig.

Warum ist der generelle Einsatz von Biogas keine gute Idee?

👉🏼 Prozesswärmebedarf
Auch Biogas wird eine begrenzte Ressource bleiben, die vor allem in Produktionsprozessen in der Industrie benötigt wird, soweit diese nicht elektrifiziert werden können, was für sehr viele solche Prozesse gilt. Im Zusammenhang mit solchen Prozessen kann über die Weiterverwendung der Abwärme nachgedacht werden. Daher sollte Biogas als Primärenergieträger im Gebäudesektor nicht die erste Wahl sein.

👉🏼 Art der Erzeugung
Ausgangsstoffe sind biogene Materialien wie die folgenden: Klärschlamm, Bioabfall, Gülle, Mist, Zwischenfrüchte, Pflanzenreste und dergleichen und gezielt angebaute Energiepflanzen Mist, Gülle und Pflanzenreste fallen prinzipiell kostenlos in der Landwirtschaft an. Die Produktion von Energiepflanzen wie Mais-, Grassilage, Rüben u.a. steht in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion. Zusätzlich tragen Monokulturen zur Landschaftsverarmung und Biodiversitätsverlust bei. Die intensive Düngung von Energiepflanzen erhöht überdies die Lachgasemissionen und den Erdgasverbrauch, da Dünger oft aus Erdgas erzeugt wird. Eine Produktion auf diese Art ist nicht mit Anforderungen an Umwelt & Naturschutz vereinbar! Dies gilt auch nicht nur für die Erzeugung im eigenen Land, sondern genauso, wenn Biomethan aus anderen Ländern importiert wird.

👉🏼 Methan Leckagen
Der relevante Hauptbestandteil von Biogas ist Methan, das ein aggressives Treibhausgas ist und bei Leckagen, Wartungsarbeiten sowie bei der Aufbereitung des Rohbiogas in technisches Biogas entweichen kann.

👉🏼 Abhängigkeiten
Biomethan sollte nicht aus anderen Ländern, mit zum Teil schwierigen politischen und ökonomischen Verhältnissen importiert werden, um Versorgungssicherheit gewährleisten zu können. Einer möglichen Energie-Autarkie ist nach den aktuellen Erfahrungen der Vorzug zu geben.

👉🏼 Begrenzung
Im Zuge des Osterpakets 2022 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), soll Biomethan nur noch in hochflexiblen Kraftwerken zum Einsatz kommen dürfen. Der Gesamtanteil an Biomethan wird nicht annähernd die Größenordnung von Erdgas, wie es zurzeit genutzt wird, erlangen. Gegenwärtig werden in Deutschland ca. 600 TWh Erdgas im Jahr verheizt (Prozesswärme noch zusätzlich), aber nur 70 TWh Biogas erzeugt. Insofern kann auch nicht davon ausgegangen werden, dass die aktuell vorhandene Gasinfrastruktur in ihrer Gesamtheit, so wie sie heute unterhalten wird, in den nächsten Jahrzehnten weiter betrieben wird, da es unrentabel wird.

Biogas ist bestenfalls eine Nischenlösung: Die von vielen Stadtwerken und Kommunen geäußerte Absicht, von Erdgas auf Biogas bzw. Biomethan umzustellen, ist nüchtern betrachtet nur eine Nischenlösung und teilweise auch ein Versuch, als Versorger möglichst wenig Eigeninitiative zu ergreifen. Dies gilt nicht nur für die Stromerzeugung, sondern auch für den Biogas-Einsatz in KWK-Anlagen. Eine Steigerung der Biomassenutzung ist aufgrund der Klima- und Umweltwirkungen des Energiepflanzenanbaus nicht realistisch (Scientists for Future, 2022; Umweltbundesamt, 2019).

Brennstoffzelle

Brennstoffzellen können in KWK-Anlagen eingesetzt werden, um Wasserstoff als Energieträger in Strom und Wärme umzuwandeln. Die Energieausbeute insgesamt ist allerdings mit < 25% für den Gesamtkreislauf (inkl. H2 Erzeugung) relativ gering, so dass dies nur für den Einsatz in besonderen Situationen sinnvoll ist, wenn zum Beispiel in Spitzenlasten andere Erzeuger nicht genügend Energie liefern können. Mit Blick auf die hohen Kosten einer Brennstoffzelle ist für die kurzen Spitzenlastzeiten allerdings auch die Umwandlung mit einer klassischen Kraftwerkstechnologie wie z.B. einer Gasturbine in Erwägung zu ziehen.

Dezentrale Energie Inseln

Aus kommunaler Sicht ist es sinnvoll, wann immer möglich Wärme über ein Wärmenetz (mit verschiedenen Komponenten in Prozessketten) zur Verfügung zu stellen. Ist dies für heute bereits versorgte Gebäude nicht möglich oder sinnvoll, kann eine dezentrale Energieinsel aufgebaut werden.

Der Aufbau einer dezentrale Energieinsel sollte eine Kombination aus einigen der folgenden Komponenten umfassen:

lokale Stromversorgung aus lokal erzeugtem Wind und/oder Solarstrom,
CO2-freies Wärmenetz, gespeist mittels Wärmepumpen aus Erdwärme, Abwasserwärme und/oder Flusswasserwärme und evtl. Solarthermie,
Elektrolyseur und Wasserstoff-Speicher mit Abwärmenutzung zur Verwertung von lokalem EE-Überschussstrom und (Power to Gas)
BHKW oder Brennstoffzellen-Kraftwerk zur Stromerzeugung bei EE-Strommangel (Power to Gas)

Soweit bekannt, hat die Stadt Landshut lediglich beschlossen, das bei zukünftigen Bebauungsplänen auch ein Energiekonzept erstellt werden muss.

Förderprogramme

Die Anzahl und die Auswahl von Förderprogrammen sind relativ umfangreich. Einen guten Überblick zur Finanzierungsunterstützung bietet zum Beispiel

👉🏼https://www.waermewende.de/waermewende/kommunale-waermewende/finanzierung

Großwärmepumpen

Für die Versorgung von verdichteten, städtischen Gebieten mit vielen Mehrfamilienhäusern bieten sich Großwärmepumpen in Wärmenetzen an. Mittels Wärmepumpen können Wärmepotenziale im Abwasser, in Flüssen und in Abwärme von Industrieprozessen für die Fernwärme nutzbar gemacht werden. Werden die Wärmepumpen mit Strom aus erneuerbaren Energieanlagen betrieben, so ist die nutzbare Wärme 100% erneuerbar.

In Gebieten, die mit Fernwärme versorgt werden können oder bereits versorgt sind, kann durch Großwärmepumpen eine effiziente und zudem “verbrennungsfreie” Wärmeversorgung ermöglicht werden. Dies träfe in Landshut für das Fernwärmenetz Ost zu, das momentan durch das BMHKW in Grundlast und ein BHKW (beide – Auloh) zur Abdeckung der Spitzenlast versorgt wird. Das BHKW, das derzeit mit Erdgas betrieben wird, ist eines der größten BHKWs, welches die Stadtwerke betreiben.

Das Betriebsgelände mit den Versorgungsanlagen befindet sich in Isarnähe. Um die erzeugte Energie mit erneuerbaren Energien zu ergänzen oder zu ersetzen, könnte der Einsatz einer Großwärmepumpe Teil der Lösung sein.

Der mögliche Wärmentzug aus der Isar ist sehr groß. Abhängig von der Temperaturdifferenz beim Wärmeentzug (2 bis 3 K) sowie von der entnommenen Wassermenge (5 % bis 10 % des minimalen Abflusses von ca. 50 m3/s) kann im Winterhalbjahr eine Wärmemenge von 100 bis 200 GWh der Isar über Wärmepumpen entnommen werden. Aufgrund der dafür erforderlichen wasserbaulichen Maßnahmen müsste diese Lösung im Detail weiter untersucht werden.

Inzwischen gibt es auch in Deutschland viele Kommunen, die Großwärmepumpen planen oder bereits im Einsatz haben. Die Stadt Rosenheim betreibt zum Beispiel inzwischen Großwärmepumpen (neben anderen Anlagen) zur Versorgung ihrer Kunden mit Fernwärme. (Es werden Führungen vor Ort angeboten).

Die Stadtwerke sind über einen Stadtratsbeschluss beauftragt, unter Zuhilfenahme eines geeigneten Fachbüros die wirtschaftlich ideale Nutzung der Fläche westlich des BMHKW zu untersuchen. Dabei werden die Varianten Solarthermie mit Wärmespeicher vs. PV-Anlage mit Wärmepumpe zur ganzjährigen Wärmebereitstellung technologisch und wirtschaftlich gegenübergestellt.

Handlungsstränge parallelisieren

Der Umbau der Strom- und Wärmeversorgung der Anlagen der Stadt und der Stadtwerke benötigt fünf parallel laufende Handlungsstränge. Dabei erfordert jeder Handlungsstrang zu seiner Umsetzung seine Zeit, weshalb eine weitestgehend gleichzeitige Umsetzung erforderlich ist, um insgesamt schnell unabhängig von Erdgas zu werden:

Systematische Erschließung einer wachsenden Vielfalt regenerativer Wärmequellen, die ohne Verbrennung von fossilen sowie möglichst auch biogenen Stoffen auskommen.
Den massiven Ausbau von Windkraft und Photovoltaik, um nicht zuletzt den steigenden Stromverbrauch der zahlreichen Wärmepumpen in Wärmenetzen und einzeln beheizten Gebäuden zu decken.
Systematischer Anschluss von Gebäuden, die nicht dezentral mit regenerativen Wärmequellen versorgt werden können oder sollen, an ein Wärmenetz.
Die Ausstattung der nicht an Wärmenetze angeschlossenen Gebäude mit Wärmepumpen.
Systematische Sanierung des Gebäudebestandes, um eine möglichst rasche Absenkung der Vorlauftemperaturen zu ermöglichen. (Dadurch können Wärmenetze Niedertemperatur-Wärmequellen wie Wärmepumpe, Abwärme, Geothermie- oder Solarthermieanlagen effizienter genutzt werden)
- Dies fällt zwar nicht in den Aufgabenbereich der Stadtwerke, ist aber relevant für die zu erzeugenden Energiemengen.

Kläranlagen

Wie bereits im Abschnitt Abwasser beschrieben, wird die Kläranlage Landshut Dirnau von den Stadtwerken betrieben. Das Klärwerk wird aktuell umgebaut und modernisiert und will auch einen Teil der Abwärme nutzen, um möglichst energiesparend zu arbeiten.

Neben dem Abwasser ist aber auch der Betrieb des Klärwerks insgesamt interessant.

Moderne Klärwerke haben ein hohes Potenzial für die Nutzung in der Strom- und Wärmeversorgung, denn sie konsumieren zwar Strom und Wärme, aber sie erzeugen auch Biomethan, welches zum Heizen und zur Stromproduktion genutzt werden kann. Auf diese Weise könnten Klärwerke ihre eigenen Energiekosten senken und dabei gleichzeitig Treibhausgasemissionen reduzieren, da fossile Energieträger ersetzt würden.

Um das Potenzial des Klärwerkes als Energieanbieter zu nutzen, bedarf es jedoch zunächst einer Analyse, die durch ein Fachbüro durchgeführt wird. Ein Beschluss dazu findet sich zurzeit nicht im Rathaus Informationssystem.

Klimaplan

Die Stadt Landshut hat sich 2021 verpflichtet einen Klimaaktionsplan zu erstellen, der aufzeigt, wie die Kommune in 10 Jahren klimaneutral werden kann. Dies wurde durch das Bürgerbegehren 👉🏼 Landshut Muss Handeln erwirkt.

Sinnvollerweise sollte der Landshuter Klimaaktionsplan auch einen Wärmeplan, eine Potenzialanalyse und einen Transformationsplan beinhalten.
Momentan gibt es parallel dazu mehrere Einzelanträge von Fraktionen des Stadtrates an die Stadtwerke. 👉🏼 Rathaus Information System
Der Klimaaktionsplan wurde im Frühjahr 2023 ausgeschrieben, sodass noch keine Ergebnisse vorliegen.

KWK Anlagen

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Anlagen Status Quo

In Landshut gibt es >= 18 KWK-Anlagen, die derzeit mit Erdgas betrieben werden. Viele davon sind kleinere Anlagen, zum Beispiel an Schulen und öffentlichen Einrichtungen und einige wenige größere Anlagen.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) spielt eine wichtige Rolle in der Wärmeversorgung. Aber die heutige Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung ist ein Auslaufmodell. KWK verliert ihre Wichtigkeit mit dem notwendigen Abbau der Nutzung fossiler Energieträger. Eine aktuelle Studie der Scientists for Future (S4F) zeigt auf, wo die gleichzeitige Erzeugung von Elektrizität und Wärme ihre Zukunft hat.

KWK galt vor vierzig Jahren als elegante Lösung im Kampf gegen die Energieverschwendung. Mittels Verbrennung eines Energieträgers zum Antrieb einer Dampfturbine wird Strom erzeugt. Die dabei entstehende Wärme nutzt man zur Wärmeversorgung in (Fern-)Wärmenetzen oder Industrieanlagen. Es gibt in Landshut viele kleine und mittelgroße KWK-Anlagen (in Form von Blockheizkraftwerken), die mit Ausnahme des Biomasseheizkraftwerkes mit Erdgas als Brennstoff betrieben werden.

Durch den zu erwartenden Rückbau großer Teile des Erdgas-Verteilnetzes werden langfristig auch viele kleine, dezentrale KWK-Anlagen keinen Zugang mehr zu Brennstoff haben. Auch einige als nachhaltig eingestuften Biogasanlagen mit KWK sind betroffen: „Durch den Klimawandel und in Anbetracht der ökologischen Anforderungen an die Landwirtschaft mit dem Primat der Lebensmittelversorgung wird der Anbau von Energiepflanzen zurückgehen, so dass deutlich weniger Biogas zur Verfügung stehen wird“ sagt der Energiefachmann und Co-Autor der S4F Studie Jens Clausen

Wo ist die Zukunft der gleichzeitigen Erzeugung von Elektrizität und Wärme?

Für die Kraft-Wärme-Kopplung kündigt sich also an, dass sich ihre Rolle in der Strom- und Wärmeversorgung grundlegend ändert. „Dabei wird unausweichlich die Verbrennung nur noch eine begrenzte Rolle in der Strom- und Wärmeversorgung spielen dürfen“.

Konkret bedeutet das: wo immer bei der Erzeugung von Elektrizität auch Wärme anfällt, sollte diese Wärme möglichst vor Ort genutzt werden. Unter diesem Aspekt, beispielsweise bei den seltenen Dunkelflauten, bleibt KWK in einer CO2-freien Zukunft sinnvoll, wenn auch in stark reduziertem Maßstab. Anwendungen in BHKW (evtl. auch Brennstoffzellen-Anlagen) als Teil eines Energie-Insel-Konzepts können auch weiterhin eine wichtige Rolle für die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit mit Elektrizität spielen. Der Einsatz von Biogas sowie von Gas aus Faulschlamm oder aus der anaeroben Kompostierung von Bioabfall bieten ebenfalls mögliche effektive Nutzungspotenziale.

Neue Geschäftsfelder von Stadtwerken

Durch den in nächster Zeit zu erwartenden massiven Umbau in der Wärmeversorgung, weg von fossilen Energieträgern hinzu Wärmepumpen, vor allem auch im privaten Gebrauch wird das Angebot als Gaslieferant zunehmend unattraktiver und umgekehrt könnten sich neue Geschäftsfelder ergeben. Stadtwerke könnten zum Beispiel als Dienstleister fungieren.

Einige Beispiele wären:

Handwerkliche Service Leistungen rund um das Thema Wärmepumpen, Anschluss und Installation.
Aufbau eines Mietservices für Wärmepumpen für private Haushalte.
Aufbau eines Wartungsservice für Wärmepumpen.

Ein Beispiel aus der Praxis , das allerdings mit der momentanen Satzung der Stadtwerke Landshut nicht umsetzbar ist, sind die Stadtwerke von Hannover, die enercity AG. Die enercity AG in Hannover ist ein kommunales Energieversorgungs- und Dienstleistungsunternehmen. In Hannover wurde 2022 eine Fernwärmesatzung mit Anschluss- und Benutzungspflicht beschlossen. In den Jahren bis 2040 soll der Anschlussgrad an die Fernwärme von 12 % auf knapp 50 % steigen. Zur Durchführung der Arbeiten wird das Tiefbauunternehmen Tiefwerk eingesetzt, welches enercity gehört. Durch den Kauf des Start-ups Installation verfügt die enercity AG jetzt auch über ein leistungsfähiges Unternehmen in der Solarbranche, welches den Aufbau von Solaranlagen in der Stadt beschleunigt. Auch Kapazitäten zum Einbau von Wärmepumpen werden aufgebaut. Sowohl Wärmepumpen als auch Solaranlagen können dabei nicht nur gekauft, sondern auch im Leasing erworben werden.

Photovoltaik

Photovoltaik ist inzwischen eine anerkannte fossilfreie und preiswerte Alternative der Stromerzeugung und bedarf eigentlich keiner weiteren Erläuterung.

Lt. Beschluss vom 28.09.21 werden ab der Planung 2022 ff. jährlich mindestens 1 Million Euro für Investitionen in Photovoltaik-Anlagen von den Stadtwerken vorgesehen. Wieviel genau passiert und welche Flächen damit versehen werden ist im Beschluss nicht festgeschrieben. Darüber muss der Werksenat jedoch genau informiert werden.

Solarfelder sollten immer unter Umwelt- und Naturschutzaspekten geplant werden. Eine Übersicht über Kriterien zu naturverträglichen Solarparks bietet zum Beispiel der NABU an. 👉🏼https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/energie/erneuerbare-energien-energiewende/solarenergie/29906.html

Wichtig ist dabei aber auch zu beachten, dass PV für den Klimaschutz dringend notwendig ist und der Klimawandel in kaum vorstellbarem Ausmaß die Natur bedroht. Die Ablehnung von PV- und Windenergieanlagen aus Gründen des Naturschutzes mag dabei oft ein zweischneidiges Schwert sein.

Kleinere PV-Anlagen sollten möglichst vor Ort, dort wo Strom benötigt wird, vorgesehen werden. Große Anlagen können sowohl als Freiflächenanlagen errichtet werden oder auch aufgeständert z.B. über Parkplätzen errichtet werden. Unter aufgeständerten Anlagen kann auch Landwirtschaft betrieben werden, wobei besonders Gemüse dort sogar besser wächst, weil die Sommer aufgrund des Klimawandels für die Pflanzen zu heiß und sonnig geworden sind.

Soll zum Beispiel eine Schule, die ja vor allem im Tagesbetrieb Energie benötigt, mit Strom versorgt werden, ist idealerweise das Dach mit PV zu bestücken (plus Speicher im EG). Ist die Wärmeversorgung nicht mit Fernwärme möglich, wäre hier eine Kombination mit Solarthermie (für Warmwasser im Sommer) und einer Erdwärmepumpe die beste Variante. Die Erdwärmepumpe hat dabei den Vorteil, dass die Schule im Hochsommer auch gekühlt werden kann und die überschüssige Wärme quasi für das winterliche Heizen “eingelagert” wird.

Power To Gas

Ist Strom aus erneuerbaren Energien im ‘Überfluss’ vorhanden, kann er in Power-to-Gas Anlagen zur Erzeugung von synthetischem Methan genutzt werden. Dieses kann dann wiederum in Zeiten geringerer Stromangebote genutzt werden.

*Quelle: Nach Agentur f. Erneuerbare Energien modifiziert*

Da dieser lange Weg durch den recht geringen Wirkungsgrad der Energiekette Strom – Wasserstoff/Methan – Strom mit recht hohen Energieverlusten behaftet ist, was wiederum zu einem Mehrbedarf an Windkraft- und Photovoltaikanlagen führt, sollte ein zukünftiges Energiesystem so ausgelegt sein, dass nur ein geringer Langfristspeicherbedarf besteht.

Vergleichbare Städte wie zum Beispiel Augsburg betreiben bereits eine Power-to-Gas-Anlage.

Laut Stadtratsbeschluss sind die Stadtwerke beauftragt, eine Machbarkeitsstudie zur wirtschaftlichen Nutzung dieser Technologie in 2024 vorzusehen.

Problem Dunkelflaute

Um Phasen, in denen wenig Erneuerbare Energien aus Wind und Sonne zur Verfügung stehen, müssen im Energiesystem Alternativen für die Absicherung der Versorgungssicherheit zur Verfügung stehen. Es existieren zahlreiche Möglichkeiten, die variable Erzeugung an den Bedarf anzupassen.

Unter anderem:

Überdimensionierung von Solar- und Windkapazitäten.
Einsatz von Power-to-Heat-Technologien in Phasen, in denen Energie im Überfluss vorhanden ist.
Speicherung von Energie in Langfristspeichern.
Einsatz grundlastfähiger erneuerbarer Energien wie Biomasse und Geothermie

Wird das Energiesystem entsprechend ausgelegt, so stellt das Vorkommen von Dunkelflauten kein Hindernis für eine 100 % regenerative Energieversorgung dar.

Solarthermie

Solarthermische Anlagen weisen eine hohe Flächeneffizienz mit relativ niedrigen Treibhausgas-Vermeidungskosten auf. Große Solarkollektorfelder können mit landwirtschaftlicher Nutzung (Agri-Solarthermie) kombiniert werden. Für die Stadtwerke wäre das Anwendungsgebiet die Einspeisung in ein Wärmenetz oder auch die zusätzliche Erzeugung von Warmwasser im Sommerhalbjahr. Große Solarkollektorfelder liefern in Dänemark schon heute in mehr als 100 Fernwärmenetze Wärme mit einem durchschnittlichen solaren Deckungsgrad am Gesamtwärmeverbrauch einer Kommune von rund 20 %. Solarthermische Anlagen sind kurzfristig verfügbar, Produktionskapazitäten sind in Europa vorhanden, sie brauchen keine aufwändige Infrastruktur und führen zu lokaler Wertschöpfung. 10 bis 20 % der Niedertemperaturwärme lässt sich sinnvoll durch solarthermische Anlagen bereitstellen. In diesem Anwendungsbereich haben sie somit einen wichtigen Stellenwert, insbesondere für die kurz- und mittelfristige Perspektive.

Tiefen Geothermie

In Bayern kann, stärker als anderswo in Deutschland, auf heißes Wasser aus der Tiefe zur CO2-freien Strom- und Wärmeerzeugung gesetzt werden. Mehr als 20 tiefengeothermische Anlagen sind bereits in Betrieb, die meisten davon im Großraum München. Diese Tiefe-Geothermie-Anlagen nutzen das natürlich vorkommende, etwa 40 bis 140 Grad Celsius warme Thermalwasser in einem geschlossenen Kreislaufsystem. Die Stadt München, die eines der größten Fernwärmenetz Europas besitzt, will bis 2025 16 Anlagen betreiben.

Geothermie wird seit Jahren auch in der Nähe von Landshut, in Altdorf erprobt. Eine Beteiligung eines größeren Abnehmers, wie etwa den Stadtwerken Landshut, ist allerdings aus Kostengründen notwendig und erwünscht. Die Schüttungstemperatur der vorhandenen Bohrung in Altdorf liegt ca. bei 65°C bei ca.100 l/s. Bei einem Einsatz von einer Großwärmepumpe bei der man die Termalwassertempertur dann auf 40°C absenkt, könnte man ganz grob abgeschätzt mit einer Leistung von ca. 10 MWth aus der Anlage rechnen. Bei 5.000 Nutzungsstunden im Jahr ließe sich so eine Wärmemenge von ca. 50 GWh gewinnen. Um einen Anschluss an das vorhandene Wärmenetz zu erstellen, müssten ca. 5 km Fernwärmeleitung gebaut werden. Auf einem großen Teil der Strecke könnten aber auch Gebäude neu an das Wärmenetz angeschlossen werden.

Bislang haben sich die Stadt und die Stadtwerke noch nicht endgültig entschieden, ob die Geothermie in Altdorf für den Aufbau eines zweiten Fernwärmenetzes im Landshuter Westen genutzt werden soll. Jedoch gibt es einen Beschluss vom Stadtrat, bis zum 30.08.23 eine Entscheidungsmatrix zu erstellen, um darüber entscheiden zu können. Parallel dazu gibt es einen zweiten Beschluss, eine Machbarkeitsstudie bis zum 30.08.2023 für die Nutzbarmachung der Tiefen-Geothermie im Gebiet der Stadt Landshut zu beauftragen.

Virtuelles Kraftwerk

Als Virtuelles Kraftwerk bezeichnet man den Zusammenschluss und die gemeinsame Steuerung mehrerer dezentraler Energieerzeugungs- und Speichereinheiten. Hauptziel ist es, durch die zentrale Steuerung verschiedener Erzeuger die größtmögliche Flexibilität und Versorgungssicherheit zu erreichen. Durch die nutzbar gemachten Synergieeffekte können fossile, zentralisierte Großkraftwerke durch erneuerbare Erzeuger ersetzt werden, obwohl diese individuell betrachtet meist volatiler sind. Auch die Versorgungssicherheit kann gesteigert werden.

Virtuelle Kraftwerke tragen durch ihren technischen Aufbau und ihre Geschäftsmodelle maßgeblich zur Energiewende bei. Für Netzbetreiber können VK-Systemdienstleistungen erbringen, für dezentrale Kleinerzeuger einen Strombörsenzugang bereitstellen und die Stromversorgung technisch und wirtschaftlich flexibilisieren und optimieren.

Durch einen vorteilhaften Einsatz können virtuelle Kraftwerke und verwandte Geschäftsmodelle auch für Stadtwerke eine Chance für neue, lukrative Geschäftsfelder sein.

Ein entsprechender Stadtratsantrag zum Virtuellen Kraftwerk wurde aufgrund fehlender Voraussetzungen verschoben. Laut Stadtwerke werden die ökonomischen Auswirkungen geprüft und dem Werksenat vorgestellt, sobald die technischen Voraussetzungen durch die am BMHKW zu errichtenden BHKW-Module in Verbindung mit einem ausreichend großen Wärmespeicher möglich sind.

Wasserstoff

Wasserstoff (H2) kann sinnvoll als Speichermedium eingesetzt werden, wenn es durch überschüssige Energie aus erneuerbaren Energien in den Sommermonaten über Power-to-Gas-Technologie erzeugt wird. Im Vergleich zur Nutzung von Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge oder gar Wasserstoff-Ready Heizungen ist es so, dass die zentrale Speicherung von großen Mengen Wasserstoff in Kavernen und die Verbrennung in hocheffizienten Kraftwerken zu einer deutlich besseren Strombilanz führt. Würde man z.B. durch Wasserstoff-Ready Heizungen Wärmepumpen ersetzen, würde das Stromnetz durch die gleiche Menge Wasserstoff nur deutlich weniger entlastet.

Wärmepumpen

Wärmepumpen werden langfristig den Großteil des Wärmebedarfs vor allem im Bereich der nicht-verdichteten Gebäude decken. Aber auch für dezentrale Insellösungen, wie Schulen und Verwaltungsgebäude, für die keine Fernwärmeanbindung möglich ist, sind Wärmepumpen ein Teil der Lösung. Da Luftwärmepumpen insbesondere bei Minustemperaturen nur mit geringeren Wirkungsgraden arbeiten, sollten alle Möglichkeiten genutzt werden, vergleichsweise warme Wärmequellen wie Erdwärme, Abwasser, industrielle Prozesse, unterirdische Wasseradern und Gewässer zur Gewinnung der Umgebungswärme zu nutzen. Wärmepumpen, die ohne fluorierte Treibhausgase als Kältemittel und z.B. R290 (Propan) nutzen auskommen, sind dabei zu bevorzugen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe:

*Quelle: Nach Bundesverband Wärmepumpe, modifiziert.*

Durch die Wärmequellenanlage (1) wird die Wärmeenergie der Umwelt (Luft, Erdwärme, Grundwasser) durch ein Kältemittel, das kälter als die jeweilige Umgebung ist. Dadurch wärmt sich das Kältemittel auf. Die Wärmepumpe (2) sorgt mit dem elektrisch angetriebenen Verdichter für die nötige Erhöhung der Temperatur. Den Effekt kennen wir von der Fahrrad-Luftpumpe: Wenn wir damit arbeiten, erhöht sich nicht nur der Luftdruck, sondern die verdichtete Luft wird auch deutlich erwärmt. Das Wärmeverteilsystem (3) mit seinen Heizkörpern verteilt die Wärme im zu beheizenden Gebäude. Nachdem das Kältemittel Wärme an das Wärmeverteilsystem abgegeben hat, wird es auf dem Rückweg wiederum in der Wärmepumpe (4) entspannt und damit weiter abgekühlt und kann wieder Wärme aus der Umgebung aufnehmen.

Der Ausbau der Windkraft spielt eine der entscheidenden Rollen in der Energiewende. Nach dem neuen „Wind an Land“ Gesetz muss auch Bayern 1,8 % der Landesfläche für Windenergieanlagen ausweisen. Das betrifft auch die Stadt und den Landkreis Landshut. Auf kommunaler Ebene sind die regionalen Gegebenheiten entscheidend. Welche Voraussetzungen sind für einen wirtschaftlichen Betrieb notwendig? Welche Standorte in unserem Landkreis sind für die Windenergienutzung geeignet und auch wirtschaftlich interessant? Weitere Infos dazu in Kürze.

Zur Klärung u.a. dieser Fragen für die kommunalen Anlagen existiert ein Stadtratsbeschluss, der die Stadtwerke beauftragt, eine Potenzialanalyse zur Errichtung von Windkraftanlagen auf Flächen des Hl.-Geist-Spitals außerhalb des Stadtgebietes erstellen zu lassen.

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