Nutzung der Erdwärme für die Stadt

Von Luo Yuanjun

Im Bezirk Fengtai der Stadt Beijing wird die Wärme des unterirdischen Wassers für die Zentralheizungen von Bürogebäuden und Wohnhäusern mit einer Fläche von fast 400 000 m2 genutzt. Damit tritt die Erdwärme ins Alltagsleben einfacher Menschen.

Erdwärme–eine regenerierbare und grüne Energie  

Mit der Steigerung des Preises von Erdöl, Erdgas und Kohle und wegen der Verringerung des Vorkommens solcher Energieträger durch die Förderung werden in vielen Ländern der Welt die Suche nach Erdwärme als regenerierbare Energie sowie ihre Förderung und Nutzung intensiviert. 2004 erreichte die direkte Nutzung der Erdwärme weltweit 261 418 Billionen Joule, ein Anstieg von 40% im Vergleich zum Jahr 2000. Durch die direkte Nutzung der Erdwärme wurde 2004 weltweit Energie im Ausmaß von 123,2 Mio. Barrel bzw. 18,4 Mio. t Erdöl gespart, dadurch wurde eine Verringerung von Kohlendioxid um 59,33 Mio. t und damit eine deutliche gesellschaftliche, wirtschaftliche und ökologische Effizienz erzielt.

Erdwärme ist eine saubere Energie. Da heutzutage in der Energiebranche die Technik der recycelbaren Nutzung flüssiger Erdwärme bereits entwickelt ist, ist das Thema Abgas und Müll bei der Stromerzeugung nahezu völlig ausgeklammert. Anders als Kohlekraftwerke und Atomkraftwerke beansprucht ein Erdwärmekraftwerk viel weniger Platz, so benötigt ein Erdwärmekraftwerk mit einer Kapazität von 1000 Megawatt nur 400 m2.

Auf der Welt gibt es sechs Länder, deren Hauptstädte über Erdwärmeressourcen verfügen. Zu diesen Hauptstädten zählt Beijing.

Die Stadt Beijing ist reich an Erdwärmeressourcen von mittlerer und niedrigerer Temperatur. In Beijing einschließlich seines Umlandes wurden von Norden nach Süden bereits zehn große Erdwärmefelder in Yanqing, Shahe und Xiaotangshan entdeckt. Die Gesamtfläche der Erdwärmefelder beträgt 2372 km2, was 37% des Gebiets der Ebene der Stadt Beijing ausmacht. Die festgestellte, erschließbare Menge der Erdwärmeressourcen liegt bei über 100 Mio. m3.

Die Erdwärmeressourcen werden bereits seit den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts breit verwendet hauptsächlich für Heizungen, Bäder, medizinische Therapien, landwirtschaftlichen Anbau in Treibhäusern, Fischzucht, Tourismus und Freizeitunterhaltung. Jährlich werden etwa 10 Mio. m3 Warmwasser verwendet, alljährlich wird eine wirtschaftliche Effizienz von 800 Mio. Yuan erwirtschaftet. Zur Zeit gibt es in der ganzen Stadt über 20 Stationen, die 500 000 m2 große Flächen mit Erdwärme beheizen. Das würde bedeuten, dass 150 Verbrennungsöfen stillgelegt werden und dass Abgase jährlich um 800 t verringert werden.

Bei der Beheizung durch Erdwärme aus den oberen Schichten des Erdinneren wird zuerst warmes Wasser ununterbrochen aus Brunnen geholt, das Wasser wird dann durch eine Energiesteigerungsanlage verarbeitet, danach erreicht die Temperatur des Wassers 45 oC bis 55 oC, zuletzt werden durch das Klimaanlagesystem in Gebäuden die Zimmer beheizt. Im Sommer kann auch kühle Luft erzeugt werden. Durch ein solches Verfahren wird die Erdwärme aus den oberen Schichten des Erdinneren in gewissem Grad in der Zirkulation verwendet.     

Förderung und Verwaltung von gleicher Bedeutung

Die Erdwärme ist eine regenerierbare grüne Energie, aber ihre Regenerierbarkeit ist begrenzt. Wie bei unterirdischem Wasser wird die Nachhaltigkeit der Förderung der Erdwärme bedroht, wenn sie übermäßig gefördert wird.

Das die Erdwärme liefernde Wasser liegt tief im Erdinneren, der Herausbildungsprozess dieses Wassers ist lang, es kann nach der Förderung nur schwer durch natürliche Regenfälle kompensiert werden. Die übermäßige Förderung kann die Erschöpfung der Ressourcen und die Senkung des Wasserstandes sowie die Gefährdung der geographischen Stabilität herbeiführen. In den 70er Jahren des vorigen Jahrhunderts brauchte man nur 1000 m tief bohren, um zum warmen Wasser zu gelangen, heute muss man dazu 3000 m, sogar 4000 m tief bohren.

Zheng Ke, stellvertretender Generalsekretär der Fachkommission für Erdwärme des Chinesischen Forschungsvereins für Energie, weist darauf hin, dass es bereits zu einer übermäßigen Förderung von Erdwärme gekommen ist. Der Wasserstand der Erdwärme sinkt jedes Jahr um 1 bis 1,5 m, das übertrifft geringfügig den staatlichen Standard, nach dem die Senkung des Wasserstands im Rahmen von 1 m bleibt.

Rationale und effektive Maßnahmen der Förderung sind eine stufenweise Nutzung der Erdwärme und eine Rückführung des geförderten warmen Wassers.

Nach Zheng Kes Darstellung bildet das Dorf Nangong der Gemeinde Wangzuo des Bezirks Fengtai in Beijing das beste Vorbild für die Nutzung der Erdwärme in China. Die heiße Quelle dort wird in vier Stufen genutzt.

Am 28. Oktober 2000 wurde der erste Brunnen zur Gewinnung von Erdwärme fertiggestellt. Die Temperatur des gewonnenen Wassers lag bei 72 oC. Das Wasser wird zuerst zur Beheizung genutzt, auf Stufe zwei wird das Wasser in ein Angelzentrum mit einer Fläche von 12 000 m2 zugeleitet, dadurch werden die Fußböden dort beheizt. Auf Stufe drei wird das Wasser für die Fischzucht verwendet und zur Bewässerung der 350 Mu (1 Mu = 1/15 ha) großen Anbaubasis von Gemüse, Blumen und Obst besonderer Art genutzt. Zuletzt wird das Wasser noch in den See des Parks der heißen Quellen zugeleitet, damit der See im Winter grün bleibt und nicht zufriert. Zur Zeit plant das Dorf Nangong, einen zweiten Brunnen zu bohren, um das verwendete warme Wasser wieder ins Erdinnere einzupumpen, damit die Erdwärme nicht ausgeschöpft wird.

Vor kurzem hat das Amt für Land- und Hausverwaltung der Stadt Beijing Bestimmte Forderungen zur Verwaltung der Gewinnung von Erdwärmeressourcen und deren Erschließung erlassen, womit signalisiert wird, dass die gesetzmäßige Verwaltung  der Erdwärmeressourcen eine höhere Stufe erreicht hat.

In diesem Dokument wird die Bestimmung aufgestellt, dass die Genehmigung des Projekts der Gewinnung von Erdwärme und deren Erschließung auf jeden Fall strikt gehandhabt wird und für die streng kontrollierten Erdwärmegebiete in der Regel kein neuer Bau eines Brunnens geprüft und genehmigt wird. Außerdem ist vorgesehen, dass der Antrag auf den Bau eines Brunnens zur Beheizung die Zurückführung des Wassers ins Erdinnere beinhalten soll, sonst wird er nicht genehmigt. Für die Nutzung der Erdwärme (durch warmes Wasser) muss ein umfassendes Konzept der Verwendung vorgelegt werden, damit die Erdwärme stufenweise und im Kreislauf genutzt wird. Es ist nicht gestattet, das warme Wasser nach nur einmaliger Verwendung wegfließen zu lassen. Wenn diese Forderungen nicht erfüllt werden, wird keine Genehmigung erteilt.

Ferner ist in diesem Dokument auch vorgesehen, dass in Zukunft die Erdwärmeressourcen durch Neu- und Hochtechnologien erschlossen werden müssen, ihre Nutzungsrate muss erhöht und ihre Fördermenge reduziert werden. Darüber hinaus wird noch die Bestimmung aufgestellt, dass heiße Quellen und Thermalbäder (einschließlich der Branche Immobilien) mit Tourismus, Freizeitgestaltung und Gesundheitspflege verbunden werden müssen. Damit die Ressourcen effektiv gespart und geschützt werden, müssen bei der Nutzung der Erdwärme automatische Energie- und Wassersparanlagen installiert werden. Das Abwasser der Thermalbäder muss konzentriert zur weiteren Verwendung verarbeitet werden. Zugunsten der Kontrolle und der gesetzmäßigen Verwaltung der Erschließung und Nutzung der Erdwärmeressourcen der ganzen Stadt plant das Amt für Land- und Hausverwaltung, demnächst ein Informationssystem zur Erschließung und Nutzung der Erdwärme aufzubauen und die betreffenden Informationen über die Erdwärmenutzer auf der Website der Stadtregierung zu veröffentlichen.

Ein Zuständiger des Forschungszentrums zur Erschließung der Erdwärme weist darauf hin, dass es eine Tendenz ist, die Erdwärme zur Beheizung von Wohnvierteln zu nutzen. Wenn ein Brunnen bereits angelegt ist, dann darf in seinem Umland mit einem Radius von 700 m kein weiterer Brunnen gebohrt werden, damit die Wärmeversorgung gewährleistet wird. In Zukunft werden für die ganze Stadt jedes Jahr nur 15 bis 20 neue Brunnen gebohrt.