Erneuerbare Energien

Sonnenenergie

Um die Freiflächen zur solaren Nutzung abzuschätzen wurden entsprechend dem Zonen- plan der Gemeinde Steckborn die für die Bauzonen typischen solaren Gütezahlen festgesetzt. Kriterien zur Bewertung der "solaren Begabung" sind u.a. die Ausrichtung, die Verschattung und der durchschnittliche Fensterflächenanteil sowie die Eingriffsempfindlichkeit und der Denkmalschutz. Mit diesen zonentypischen Zahlen lassen sich die Potenziale abschätzen.

Bauzonen Solare Gütezahl Dachflächen
[m2 PV pro m2 Bauzone]
W1-2 Zweigeschossige Wohnzone 0.04
W3-5 Drei- bis fünfgeschossige Wohnzone 0.08
WG2 Wohn- und Gewerbezone 2 Geschosse 0.10
WG3+ Wohn- und Gewerbezone 3 und mehr Geschosse 0.19
G Gewerbezone 0.26
I Industriezone 0.26
Oe Zone für öffentliche Bauten 0.12
K Kernzonen 0.14

Die verfügbaren Dachflächen lassen sich auf zwei Arten nutzen:

  • photovoltaisch zur Stromerzeugung
  • solarthermisch zur Wärmebereitstellung

Es wird eine Verteilung der Dachflächen von 70% Photovoltaik und 30% thermischer Solarenergie auf den verfügbaren Dachflächen angenommen.

Für Steckborn ergeben sich daraus folgende Potenziale für 2050:

Photovoltaik: 6’800 MWh/a
Solarthermie: 11’700 MWh/a


Umweltwärme

Ähnlich wie bei der Sonnenenergie kann aus der bestehenden Siedlungsstruktur abgeschätzt werden, wie viele Erdsonden zur Wärmenutzung aus dem Untergrund installiert werden können. Ausschlaggebend für den Wärmeertrag der Erdwärmesonden ist ihr Abstand untereinander (gesetzliche Vorgaben beachten), die Erreichbarkeit mit Bohrgeräten und die einzuhaltende Nähe zum Wärmeabnehmer. Schliesslich hängt die maximal mögliche Dichte der Sonden stark von der Bauzone ab. So sind im Altstadtbereich aufgrund der Bebauungsdichte wesentlich weniger Erdwärmesonden zu realisieren, als z.B. in Einfamilienhausgebieten. Die hier zu Grunde liegenden Zahlen zur möglichen Sondendichte basieren auf Detailstudien zu 39 Simulationen zu Erdwärmesondendichten in verschiedenen Siedlungstypen, wobei nur die halbe maximal mögliche Erdsondendichte berücksichtigt wurde. Unter Berücksichtigung von allfälligen Grundwasserschutzzonen (Steckborn hat keine) ergibt sich ein Potenzial von rund 5’000 MWh/a.

Bauzonen Sonden pro Hektar
W1-2 Zweigeschossige Wohnzone 12
W3-5 Drei- bis fünfgeschossige Wohnzone 10
WG2 Wohn- und Gewerbezone 2 Geschosse 12
WG3+ Wohn- und Gewerbezone 3 und mehr Geschosse 11
G Gewerbezone 5
I Industriezone 5
Oe Zone für öffentliche Bauten 6
K Kernzonen 8

Oberflächengewässer

Zur Nutzung der Seewasserpotenziale ist der Altstadtbereich aufgrund der geringfügigen Entfernung zum Untersee geeignet. Auch wird der Wärmebedarf hier aufgrund vieler denkmalgeschützter Gebäude langfristig hoch bleiben, da z.B. Aussendämmungen von deren Fassaden nicht zulässig sind. Mit zunehmender Entfernung zum See wird die Wassernutzung als Wärmequelle unwirtschaftlich. Über Rohrvortrieb ist dennoch der unterirdische Transport des Seewassers über grössere Distanzen technisch machbar.

Im Bereich der Altstadt ist jedoch die Leitungsdichte in den Strassen sehr hoch, eine zusätzliche Transportleitung ist kaum realisierbar. Unter allen Wärmepumpentypen erreichen Wasser/Wasser-Wärmepumpen die besten Leistungszahlen. Aufgrund der im gesamten Jahr ausreichend vorhandenen Seewasser- wärme lassen sich Wasser/Wasser-Wärmepumpe monovalent (ohne einen weiteren Wärmeerzeuger) betreiben.

Zu beachten ist das Gewässerschutzgesetz, das eine maximale Abkühlung von 1.5° C bei Fischgewässern zulässt sowie die Entnahme auf 20% des Abflusses begrenzt. Weiterhin ist die Wassernutzung baubewilligungs- und konzessionspflichtig.

Das Potenzial liegt bis 2050 bei etwa 19'000 MWh/a.


Tiefe Geothermie

Für die tiefe Geothermie liegt es im Kompetenzbereich des Kantons, Nutzungsrechte zu erteilen. Er stützt sich dabei auf das Wasserrecht. Ein ausführliches Konzept für die Nutzung der Geothermie im Kanton Thurgau ist in Bearbeitung.

Für eine hydrothermale Stromproduktion ist nur das südöstliche Kantonsgebiet interessant (Kanton Thurgau 2010). In einer Tiefe von 4 bis 6 km herrschen nahezu standortunabhängig Temperaturen von 150 bis 200° C. Mit Tiefbohrungen wird das heisse Gestein wie ein überdimensionaler Durchlauferhitzer genutzt: kaltes Wasser wird in das Gestein gepresst, weitere Bohrungen nehmen das durch künstlich erweiterte Klüfte gepresste Wasser wieder auf und befördern es an die Oberfläche. Bei einem Temperaturniveau von deutlich über 100° C kann über Wärmetauscher Dampf erzeugt werden, welcher in herkömmlichen Dampfturbinen Strom erzeugt. Dem Wasser kann weitere Energie auf niedrigerem Temperaturniveau für Heizzwecke entzogen werden, bevor es im geschlossenen Kreislauf wieder ins heisse Gestein verpresst wird.

Geht man von der Installation je eines Kraftwerkes von der Grösse St. Gallens aus, ergibt sich ein Jahresstromertrag von mind. 20‘000 MWh/a und ein Jahreswärmeertrag von mind. 150‘000 MWh/a aus tiefer Geothermie (KRUSKA 2005). In Steckborn beträgt der Heizwärmebedarf für alle Gebäude ca. 39’000 MWh/a und etwa 14'000 MWh/a Strom, d.h., die von einem Geothermiekraftwerk bereitgestellte Wärme und Strom könnte nicht in vollem Umfang von der Gemeinde abgenommen werden. Eine Realisierung im Raum Steckborn erscheint zusätzlich kaum realistisch und wird nicht weiter in der Potenzialbilanzierung berücksichtigt.


Biomasse

Folgende Grössen liegen für Steckborn zur Potentialabschätzung landwirtschaftlicher Biomasse vor:

  • Landwirtschaftliche Fläche: ca. 133 ha
  • Anzahl Rinder: ca. 392
  • Grüngutabfälle liegen bei rund 1'000 Tonnen pro Jahr

Das Potential liegt für 2050 bei etwa 1'300 MWH/a für Wärme und 645 MWh/a für Strom. Bei der Biogasgewinnung durch Exkremente und Erntereste kann mit durchschnittlich

1.2 m3 Biogas am Tag je Grossvieheinheit gerechnet werden.

Das Biogas kann sowohl vor Ort genutzt werden, als auch dezentral durch Einspeisung in das Erdgasnetz.

Beim Holz liegt das Potenzial für Wärme bis 2050 bei etwa 8'400 MWh/a.


Fazit: Stromproduktion durch erneuerbare Energien

Der nach den Effizienzmassnahmen verbleibende Energiebedarf soll durch erneuerbare Energien abgedeckt werden. Hierfür wurden die Potenziale auf dem Gebiet der Gemeinde Steckborn analysiert. Im Bereich der Stromproduktion auf erneuerbarer Basis ist in Steckborn ein Deckungsgrad von ca. 40% möglich.

Hierbei wurden neben den Freiflächen zur solaren Nutzung auch die Potenziale der forstlichen und landwirtschaftlichen Biomasse zur Stromproduktion berücksichtig. Sollten die verfügbaren Dachflächen in Steckborn zu 70% mit Photovoltaik-Modulen bestückt werden, könnte der Strombedarf im Jahr 2050 mit rund 6'800 MWh/a, bzw. zu ca. 32% abgedeckt werden.

 


Auswirkungen auf Stromverteilung

Das Stromverteilnetz der Gemeinde wurde für die Energieflüsse ausgehend von den zentral gelegenen Kraftwerken zu den Endverbrauchern konzipiert. Künftig steigen die Anforderungen an das Stromverteilnetz, da sich durch die zunehmende dezentrale Einspeisung die räumlichen Energieflüsse ändern. Die Netze werden mit jeder neuen Photovoltaikanlage komplexer und die Anforderungen an die Netzstabilität und -übersicht steigen. Der Ausbau dezentraler Energieerzeugung erfordert in vielen Fällen eine Verstärkung der kommunalen Stromverteilnetze. Dies wird zu einer teilweisen Nachrüstung der Transformatorenstationen führen und zudem müssen die Schutzkonzepte für die elektrischen Anlagen und Leitungen weiterentwickelt und angepasst werden (s. Massnahmenblatt "Netzplanung").

Fazit: Wärmeproduktion durch erneuerbare Energien

Im Bereich der Wärmeversorgung kann vor allem durch die Wärmedämmung des Gebäudebestands der Bedarf um ca. 36% reduziert werden, wenn die zusätzliche zukünftige Nachfrage hinzugerechnet wird. Werden die restlichen 64% mit den zur Verfügung stehenden Dachflächen für die solarthermische Nutzung verwendet oder die lokalen Potenziale zur Holz- und Erdwärmenutzung ausgeschöpft oder die Oberflächengewässer, bzw. die oberflächennahe Geothermie ausgeschöpft, wäre für Steckborn im Jahresmittel voraussichtlich eine vollständige Wärmeversorgung auf Basis von erneuerbaren Energien möglich.