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6.3

Remining- LowEx:

Geothermie aus ehemaligen Kohleminenschächten

1. Motivation

2. Hintergrund

3. LowEx- Konzept

4. Thermodynamik

5. Remining- LowEx

6. Ausblick

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Motivation

Größter Energieverbraucher BRD: Gebäude, ein Drittel wird zur Gebäudeheizung aufgewendet: 95% aus fossilen Brennstoffen [IBP]

Verbrennung von fossilen Brennstoffen: Freisetzung von CO2- Emissionen, (vermutlich) für den Treibhauseffekt/ Klimawandel verantwortlich.

BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) werden die fossilen Rohstoffe immer knapper (z.B. Braunkohle 197 Jahre und Erdöl 45 Jahre) [BGR 2007]

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Hintergrund

Ein Großteil der benötigten Energiequalität (Exergie), die zum Heizen und Kühlen von Gebäuden aufgewendet werden muss, wird durch hochexergetische Rohstoffe zur Verfügung gestellt (z.B. fossile oder nukleare Brennstoffe).

Mit hochexergetischen Rohstoffen werden bei Verbrennung Temperaturen von bis zu 4000°C erreicht, zur Gebäudeheizung sind Temperaturen von ca. 40° völlig ausreichend.

Aus dem Grund: Hochwertige Energie (= Exergie) “high quality products“ ( z. B.: Stromerzeugung)

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6.3

The LowEx- Konzept

Das LowExergie- Konzept sieht die Verwendung von Niedrigexergie-Systemen für die Heizung und Kühlung von Gebäuden vor:

• Effizienter Einsatz von „Umweltenergie“

• Optimierung von Energieströmen in Gebäuden

• Ziel: „Energieeinsparung“.

LowEx: Low = Niedrig (qualitative) Ex = Exergie

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Thermodynamik: Der 1. Hauptsatz

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, aber sie ist in andere Energieformen umwandelbar.

… aber: unser tägliches Leben ist geprägt von „Energieverbrauch“

- Verbrennung von Öl (chem. Energie),

- Bremsen einer Schwungscheibe (mech. Energie),

- Abkühlen von einer Tasse Tee (therm. Energie)

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6.3

Thermodynamik: 2. Hauptsatz

Um zu verstehen, was „Energieverbrauch“ meint und wo mögliche Einsparpotentiale liegen:

Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik:

Die Definition des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik schränkt die Richtung Energieumwandlungen ein.

Energieumwandlungen laufen stets asymmetrisch ab und sind somit irreversibel.

Es ist möglich die ganze elektrische Energie einer Heizung zu verwenden, um einen Raum zu heizen, aber es ist nicht möglich aus der warmen Raumluft wieder die gleiche Menge an elektrischem Strom zu erzeugen.

„Abwertung der Energie“

Dieser Zusammenhang wird bei Betrachtung der unterschiedlichen qualitativ auftretenden Energieformen

deutlich

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6.3

Thermodynamik: Anergie und Exergie

Exergie + Anergie = Energie

Der Zusammenhang zwischen der Irreversibilität und der Umwandlung einer Energieform in eine andere, ergibt sich aus den 2 Auftretensarten der Energie:

Energie besteht aus:

• hochwertiger und „arbeitsfähiger“ „Exergie“ (quality)

• nicht arbeitsfähiger energy „Anergie“ (quantity)

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6.3

Remining- LowEx

Das Remining LowEx wird durch die Europäische Union im Rahmen der INTERREG IIIB NWE Programme unterstützt.

Das Projekt bedient sich oberflächennaher geothermischer Energie

Ziel:

• Versorgung von Wohngebieten in ehemaligen Kohleabbaugebieten mit erneuerbaren Energien

• Verbesserung der Gebäudesubstanz

• Verringerung der Energiekosten

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6.3

Remining- LowEx: Locations

Pilotprojekte an vier Standorten, die den Einsatz von vorhandenen erneuerbaren Niedrigenergiequellen, hier: erwärmtes Minenwasser, für die Heizung und Kühlung von Gebäuden demonstrieren.

• Heerlen NL

• Zagorje SLO

• Czeladz PL

• Bourgas (Cherno More) BG

Vorrausetzung:

Ehemaliger Bergbau (intakte Stollen)

Fernwärmenetz (nicht an beliebigen Standorten einsetzbar)

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6.3

Remining- LowEx: The Remining- KonzeptGrundwasser in stillgelegten Kohleminen wird durch Erdwärme (Geothermie) erhitzt.

Erwärmtes Wasser in Kombination mit anderen lokal verfügbaren erneuerbaren Energiequellen oder auch Abwärme für die Gebäudeheizung und -kühlung :

Einsatz von fossilen Brennstoffen sinkt Verringerung CO2- Emissionen

• 800 m: 35° C > low temperature heating

• 200 m: 16° C > high temperature cooling

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6.3

ca.350mca.350m

ca.780m

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6.3 2 Warmwasserreservoirs

2 Kaltwassereservoirs

H C R

Gebäude Heerlerheide Zentrum

WP WP

25…350C

35…400C 170C 20…230C

Intermediate Well

Energieversorgung Heerlerheide Centre

17…200C

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6.3

Remining- LowEx: Heerlen, Pilotprojekt in Holland Die Minenschachttiefe beträgt hier 700m, die Wassertemperatur liegt zwischen 28- 32°C, erste Pumpentest ergaben eine Fördermenge von 80m^3/Stunde, der pH-Wert des dabei geförderten Wassers betrug knapp 7, damit ist dieses neutral.

Das Wasser des Remining- Projektes wird unter der Verwendung von Wärmepumpen in das örtliche Fernwärmenetz eingespeist

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6.3

Ausblick

• sehr viele ehemalige Bergbaukommunen sind in das Remining- Projekt involviert

• Man rechnet damit, dass im Jahre 2020 ca. 10% der beteiligten Städte das Remining- LowEx- Konzept in ihre Energieversorgung implementiert haben

• Potenzial zu einer Reduzierung einer großen Menge CO2- -Emissions

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6.3

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6.3

Load Duration Curve Heerlerheide Centre (buildings)

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Jaar [uren]

Ve

rmo

ge

n e

ne

rgie

ce

ntr

ale

[k

W]

optelling vermogens ruimteverwarming [watt]

Vermogens WP's

verwarmen

koelen

heat supply in peaks by boilers

heat supply by minewater i.c.w. heat pumps

cold supply by minwwater i.c..w. heat pumps

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