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Island - Erdwärme

Die Erdwärme ist einer der größten und bedeutendsten Naturschätze Islands. Die Einwohner von Reykjavík erhalten ihr heißes Wasser seit mehreren Jahrzehnten aus der Erde. Es ist eine billige, sichere und vor allem umweltfreundliche Energiequelle. Die Fernheizung von Reykjavík ist ein kommunales Unternehmen und beliefert die Stadt und einige Ortschaften der näheren Umgebung mit heißem Thermalwasser. Zum ersten Mal wurde im Jahre 1928 in Reykjavík nach heißem Wasser gebohrt. Mit zunehmender Einwohnerzahl wuchs der Bedarf an heißem Wasser und weitere Bohrungen wurden notwendig. Das gesamte Wasser zum Heizen von Reykjavík und Umgebung stammt aus mehr als 70 Bohrungen, die in Reykjavík, Mosfellsbær und Nesjavellir zu finden sind. Die Bohrungen haben einen Durchmesser von 150 bis 230mm und erreichen meist eine Tiefe von 500 bis 2000m Die tiefste Bohrung der Fernheizung von Reykjavík ist mehr als 3000m tief. Viele Bohrlöcher sind seit mehr als drei Jahrzehnten in Betrieb. Der Geruch isländischer Thermalwässer ist auf eine kleine Menge an gelöstem Schwefelwasserstoff zurückzuführen. Das Wasser wird unterirdisch erhitzt und löst eine Mischung verschiedenster Mineralstoffe aus dem Gestein. Im Durchschnitt enthält ein Liter heißes Wasser 200 bis 300mg gelöster Mineralstoffe. Zwischen 30% und 50% des Mineralstoffgehalts nimmt Kieselsäure ein, eine Verbindung, die ganz und gar unschädlich für den Verbraucher ist. Das Wasser der geothermalen Fernheizung ist bakterienfrei und vollkommen sauber. Die erste Diskussion über eine geothermale Heißwasserversorgung in Reykjavík fand am 17. November 1927 auf einer Versammlung des Verbandes isländischer Ingenieure statt. Im Jahr 1928 wurden einige Brunnen im Laugardalur, einem Niedertemperaturgebiet in Reykjavík, erbohrt. Die Gesamtschüttung der Brunnen übertraf mit 14 l/sek an 87°C heißem Wasser die Schüttung der natürlichen Quellen im Laugardalur. Da es teurer war, Wasser zu Hause zu erhitzen, hatten die Einwohner von Reykjavík die natürlichen Thermalquellen bereits jahrhundertelang genutzt. Die Hausfrauen gingen zu den Quellen, um Wäsche zu waschen und zu trocknen, und brauchten dafür meist einen ganzen Tag. Im Jahre 1930 wurde eine 3km lange Leitung von den heißen Quellen in Laugardalur zu einem Schulgebäude in Reykjavík gelegt. Im November desselben Jahres wurde der Anschluss fertig gestellt. Diese Schule war das erste Gebäude, das mit Wasser von der geothermalen Fernheizung von Reykjavík beliefert wurde. Die Tätigkeit der Fernheizung von Reykjavík hatte gleich so großen Erfolg, dass man begann, nach neuen Thermalgebieten Ausschau zu halten. Die Einwohner von Reykjavík erkannten die Vorteile einer solchen Fernheizung. Die Heizmethode war billiger, bequemer und sauberer als das Heizen mit Kohle. Im Jahr 1933 wurden bereits 60 Häuser mit geothermalem Wasser beliefert, was 2,7% der Gesamteinwohnerzahl der Hauptstadt ausmachte. Im Jahr 1936 unterschrieb jeder vierte Bürger der Stadt eine Bittschrift für den möglichst schnellen Ausbau der geothermalen Fernheizung. Im Jahre 1961 erhielt schon die Hälfte aller Einwohner Reykjavíks heißes Quellwasser. Um das Jahr 1962 wurde mit den Vorbereitungen begonnen, neue Bohrungen niederzubringen und Pumpen in die Brunnen einzubauen. Die Bohrungen waren äußerst erfolgreich, was dazu führte, dass die Heißwasserspeicher der Stadt seit Januar 1968 nie mehr leer standen. Im Jahr 1972 erhielten 97% aller Einwohner Wasser aus heißen Quellen. Nach 1972 wurde das System zu den Nachbarorten ausgebaut, welche heute der durch Thermalwasser gespeisten Fernheizung angeschlossen sind. Eine Ausnahme bildet die Stadt Seltjarnarnes, die ihre eigene Geothermalheizung unterhält. Ende des Jahres 1991 wurden ca. 145.000 Menschen in etwa 30.000 Haushalten im Großraum Reykjavík mit Thermalwasser versorgt. Etwa 55% aller Isländer leben im Versorgungsgebiet der geothermalen Fernheizung von Reykjavík. Der größte Teil des genutzten Wassers stammt entweder aus den Bohrungen in Mosfellsbær oder aus dem Hochtemperaturgebiet Nesjavellir, wo kaltes Wasser mit Dampf erhitzt wird. Die Wässer dieser beiden unterschiedlichen Arten von Aufbereitung werden im Versorgungssystem nicht vermischt, sondern auf dem gesamten Weg bis zum Verbraucher getrennt gehalten. Das Wasser von Reykir in Mosfellsbær wird über eine Leitung in sechs Speichertanks nach Grafarholt gepumpt. Die Sammelbehälter haben ein Fassungsvermögen von 54 Millionen Litern. Von dort wird das Wasser in die sechs Speichertanks auf dem Öskjuhlið geleitet, die 24 Millionen Liter fassen. Von den Speichertanks fließt das Wasser schließlich in lokale Verteilerstationen und wird von dort aus dem Endverbraucher zugeführt. Das erhitzte Wasser von Nesjavellir wird in zwei Vorratstanks mit einem Fassungsvermögen von 18 Millionen Litern in Reynisvatnsheiði gespeichert und von dort in die Nachbarortschaften Kópavogur, Garðabær und Hafnarfjörður gepumpt. Im Jahre 1990 betrug die Länge der Heißwasserleitungen (Brunnenleitungen, Hauptleitungen, Leitungen in den Straßen und Hausanschlüsse) insgesamt 1000km. Ungefähr die Hälfte der Gesamtlänge sind Hausanschlüsse. Die Hauptleitungen haben einen Durchmesser von bis zu 90cm, die Hausanschlüsse haben meistens einen Durchmesser von 2,5cm. Die Schüttungsrate der Bohrungen in Reykjavík und Mosfellsbær beträgt 2300 l/sek heißes Wasser. Das Werk Nesjavellir liefert heute etwa 800 l/sek. In der kältesten Zeit benötigen die Einwohner des Hauptstadtgebietes bis zu 3500 l/sek heißes Wasser zum Beheizen der Häuser. Sollte die geothermale Fernheizung den Forderungen nicht nachkommen können, besteht die Möglichkeit, zusätzlich kaltes Wasser zu erhitzen. Der Verbrauch von heißem Wasser wird in Kubikmetern gemessen. Im Jahre 1990 verteilte die Fernheizung von Reykjavík 55 Millionen Kubikmeter heißes Wasser an die Verbraucher. Im Jahre 1986 beschloß das Stadtparlament von Reykjavík, ein Heißwasserwerk im Hochtemperaturgebiet von Nesjavellir zu bauen, nachdem das Gebiet genau erforscht worden war. In der ersten Stufe erreichte das Werk schon eine Wärmeleistung von 100MW, seit der Fertigstellung sind es 300 MW. Zum Vergleich beträgt die Gesamtleistung der geothermalen Werke in Reykjavík und Mosfellsbær 450 MW. Das Werk in Nesjavellir kann die Forderungen nach höheren Kapazitäten im Hauptstadtgebiet noch bis nach dem Jahr 2000 erfüllen, aber dann sind die Resourcen dieses Gebietes wahrscheinlich erschöpft. Die geothermale Energie in Nesjavellir kann nicht direkt zum Beheizen benutzt werden, weil das Wasser sehr reich an Gasen und Mineralstoffen ist. Statt dessen wird mit Hilfe der geothermalen Energie kaltes Wasser erhitzt, das anschließend zum Heizen benutzt werden kann. Zusätzlich zum Heißwasser wird im Kraftwerk Nesjar auch Strom produziert. Die elektrische Leistung des Werkes beträgt 120 MW. Strom ist in Island für den Privatverbraucher übrigens deutlich billiger, als in Deutschland - die Kilowattstunde kostet gerade einmal einen Cent! Ein vernünftiger Umgang mit der geothermalen Energie ist von großer Wichtigkeit, da diese Resourcen nicht unerschöpflich sind. Es lohnt sich, die Häuser gut zu isolieren und die Innentemperatur mit Thermostaten zu regulieren. Die Verbraucher zahlen für das heiße Wasser nach den Messungen eines Wasserzählers. Deswegen ist es zu ihrem Vorteil, das Thermalwasser zweckmäßig zu nutzen. Etwa 85% des Heißwasserverbrauchs der Fernheizung von Rekjavik dient zur Raumheizung. Nachdem das Wasser das Zentralheizungssystem durchlaufen hat, beträgt seine Temperatur 25-40°C. In den letzten Jahren ist es üblich gewesen, dieses Wasser in Rohre unter Bürgersteigen und Garageneinfahrten zu leiten, um diese schnee- und eisfrei zu halten. Als in den Jahren 1985 und ´86 die alten Speichertanks auf dem Öskjuhlið rundum erneuert wurden, hat man die Idee, dort ein Restaurant mit Aussichtsplattform zu errichten, wieder aufgegriffen. Im Mai 1988 waren die Pläne fertiggestellt und die Fernheizung erhielt vom Stadtrat Reykjavík die Erlaubnis zum Bau einer Aussichtskuppel. Der Bau des äußeren Teils der Kuppel endete 1989, im Juni 1991 wurde das Gebäude eröffnet. Die Kuppel der "Perle" besteht aus reflektierenden Glasplatten, die in einem Netzwerk aus hohlen Stahlträgern befestigt sind. In den Stahlträgern fließt, je nach Jahreszeit, kaltes oder warmes Wasser zur Regulierung der Innentemperatur. Die Glasplatten filtern einen Teil des Sonnenlichtes aus, so dass der Innenraum der Kuppel weder unangenehm heiß, noch blendend hell wird. Ein Stahlrahmen mit Glasscheiben verbindet die Heißwassertanks. Die Perle ist 20.000m3 groß, wobei der Wintergarten mit seiner 10m hohen Decke einen großen Teil einnimmt. Nicht nur die Silhouette der Stadt Reykjavík hat sich durch die Perle geändert. Es ergeben sich auch neue Möglichkeiten, Kunst zu genießen, Tagungen und Ausstellungen zu veranstalten, gut zu essen und den herrlichen Ausblick über Reykjavík und Umgebung zu genießen. (Der Text ist der Informationsbroschüre "Die Heißwasserversorgung von Reykjavík" entnommen. © Hitaveita Reykjavíkur 1996)

Die Nutzung der Wasserkraft hat in Island schon eine relativ lange Tradition. Bereits Anfang des 20. Jahrhunderts fertigten Bauern die ersten Turbinen selbst an, um für den Eigenbedarf Strom zu produzieren. Einige der damals genutzten Turbinen blieben bis heute erhalten und sind u.a. im Heimatmuseum von Skógar zu sehen. Bereits im Jahr 1899 brannten in Reykjavík die ersten elektrischen Lichter in einzelnen Häusern und es wurde diskutiert, ein flächendeckendes Stromnetz in der Stadt aufzubauen. Doch erst im Jahr 1921 wurde im Elliðaár-Tal in unmittelbarer Nähe von Reykjaviík das erste größere Wasserkraftwerk in Betrieb genommen. Seine Kapazität reichte gerade aus, um die Einwohner der Hauptstadt mit Strom für elektrische Beleuchtung zu versorgen. Durch den zunehmenden Stromverbrauch der Haushalte und vor allem durch die Bemühungen, energieintensive Industrie (z.B. Aluminiumwerke) durch günstige Strompreise (ca. 0,04 Euro pro KWh) zur Ansiedlung zu bewegen, bestand Bedarf an weiteren Kraftwerken. Obwohl die einzelnen Projekte gewaltige Ausmaße haben, schätzen Experten, dass nur rund 15% der wirtschaftlich nutzbaren Wasserkraft in Island auch tatsächlich genutzt wird.

Im Oktober 2003 wurden in Reykjavik die ersten Brennstoffzellen-Busse in Dienst gestellt. Sie nutzen Wasserstoff, aus dem mit Hilfe der Brennstoffzellen Strom für den Elektroantrieb gewonnen wird, als Energieträger. Am isländischen ECTOS-Projekt (Ecological City Transport System) beteiligen sich neben Daimler-Crysler auch die Firmen Norsk Hydro und Shell. Ziel ist es zunächst, praktische Erfahrungen beim Umgang mit Wasserstoff im Straßenverkehr zu sammeln. Zu diesem Zweck wurde auch die weltweit erste öffentlicher Wasserstofftankstelle eingerichtet. Ab 2005 sollen etwa 30 Wasserstoffbusse in Reykjavik eingesetzt werden, in den folgenden Jahren sollen die ersten Wasserstoffautos durch die Stadt rollen. Langfristig wird der Weg in die emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft führen, dieses Ziel ist für das Jahr 2050 angepeilt. Um dieses Ziel zu erreichen, müssten alleine für den isländischen Bedarf pro Jahr über 80.000 Tonnen Wasserstoff erzeugt werden, der Strombedarf des Landes würde im Vergleich zu 2003 um 50% steigen. Island ist allerdings ein ideales Testfeld für die Erprobung der Wasserstofftechnologie, denn insgesamt würden sechs Tankstellen ausreichen, um die gesamte Ringstrasse um die Insel zu versorgen. Außerdem könnte der zur Wasserstofferzeugung benötigte Strom komplett aus den regenerativen Energiequellen Wasserkraft und Erdwärme gewonnen werden. Wasserstoff-Tankstelle in Reykjavik. Wasserstoff - der pure Luxus? Eine Technik, die in Island funktionieren könnte, muss andernorts nicht zwangsläufig ebenfalls erfolgreich sein. Die Auguren werden trotzdem nicht müde, dem Wasserstoff als Energieträger eine goldene Zukunft vorherzusagen und die Wasserstofflobbyisten sind in den Medien gerne gesehene Gäste. Bei genauerer Betrachtung des Themas ergeben sich aber einige Fragen, die wir hier einmal aufgreifen möchten, um die Wasserstoffeuphorie kritisch zu hinterfragen. Es ist zweifelsohne richtig, dass Wasserstoff praktisch schadstofffrei verbrennt und als einziges Abfallprodukt Wasser übrig bleibt. Die gilt sowohl für die heiße Verbrennung in Motoren, als auch für die kalte Verbrennung z.B. in Brennstoffzellen. Würde man also Wasserstoff als Treibstoff für Autos und zum Beheizen von Gebäuden verwenden, wäre dies durchaus im Sinne einer Verminderung des Kohlendioxidausstoßes und könnte erheblich dazu beitragen, den Treibhauseffekt zu stoppen. Da Wasserstoff auch das häufigste Element im Universum ist, sollte man annehmen, dass er niemals knapp wird. Und selbst die technischen Herausforderungen bei der Verwendung von Wasserstoff als Energieträger sind lösbar. Was also sollte gegen die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft sprechen? Hier ist zunächst einmal anzumerken, dass Wasserstoff auf der Erde nur in sehr geringer Menge als Wasserstoffgas (H2) vorkommt, in der Regel liegt er in chemisch gebundener Form, z.B. als Wasser (H2O) vor. Um Wasserstoff als Energieträger verwenden zu können, muss er folglich zunächst aus den chemischen Verbindungen gelöst werden und dieser Prozess erfordert mindestens die Energiemenge, die später bei der Verbrennung des Wasserstoffs wieder frei wird. Wasserstoff ist also im Gegensatz zu Erdöl, Erdgas, Kohle, Uran, Wasserkraft und Erdwärme kein Primärenergieträger, sondern lediglich eine Möglichkeit, Energie zu speichern. Die Welt-Jahresproduktion für frei am Markt verfügbaren Wasserstoff betrug im Jahr 2003 rund 600 Millionen Kubikmeter - dies entspricht gerade einmal dem Energiegehalt von etwa 2.000 Tonnen Benzin! Der größte Teil davon wird derzeit noch durch Aufspaltung von Erdgas gewonnen, dabei wird in erheblichen Mengen klimaschädliches CO2 freigesetzt. Eine Alternative wäre die thermische Spaltung von Wasser in Hochtemperatur-Kernreaktoren - zumindest in Deutschland ist diese Alternative politisch aber nicht durchsetzbar. Auch der Produktion von Wasserstoff aus Biomasse wird wegen der geringen Menge verfügbarer Biomasse nur ein Nischendasein vergönnt sein. Bleibt als einzige realistische Alternative, den Wasserstoff durch elektrolytische Spaltung von Wasser mit Hilfe von Strom zu gewinnen. Der dazu erforderliche Strom sollte natürlich aus regenerativen Quellen und nicht aus Kohle- oder Gaskraftwerken stammen. Derzeit stammt in Deutschland lediglich ein Anteil von 8% aus regenerierbaren Quellen. Der Strom muss zur Produktion von Wasserstoff zunächst von Gleichstrom umgewandelt werden. Dabei treten Verluste von ca. 7% auf. Bei der elektrolytischen Herstellung gasförmigen Wasserstoffs mit Hilfe des Gleichstroms liegt der Wirkungsgrad bei ca. 65%. Um den Wasserstoff transportfähig zu machen, muss er unter Einsatz von weiterer Energie verflüssigt werden, dann unter erneutem Einsatz von Energie zum Verbraucher transportiert werden. Wird aus dem Wasserstoff dann z.B. mit Hilfe von Brennstoffzellen in Fahrzeugen wieder Strom gewonnen, kommt es zu weiteren Verlusten. Insgesamt gesehen gehen 75% der ursprünglich vorhandenen Energie verloren, die Stromausbeute über die Zwischenstufe Wasserstoff liegt bei gerade einmal 25%. Wird der Strom ohne die Zwischenstufe Wasserstoff ins Netz eingespeist und an der Steckdose genutzt, liegt der Verlust nur bei 10%. Die Begründung einer Wasserstoffwirtschaft auf dieser Basis wäre also nicht nur volkswirtschaftlicher Unsinn, sondern eine Energieverschwendung nie da gewesenen Ausmaßes! Ein gangbarer Weg wäre vielleicht die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Wasserstoff und nachwachsenden Kohlenstoffquellen (Biomasse). Kohlenwasserstoffe haben bei vergleichbarem Volumen nicht nur eine wesentlich höhere Energiedichte, als Wasserstoff, sondern auch die Energieverluste wären deutlich geringer.

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