1996

Wärme aus der Erde

Richard Grass

Die Gemeinde Riehen betreibt seit Herbst 1989 einen Wärmeverbund und nutzt seit 1994 Erdwärme aus einer Tiefbohrung zur Wärmeerzeugung. Möglich ist dies, weil die Temperatur in der Erdkruste im Mittel um 30 Grad Celsius pro 1000 Meter Tiefe zunimmt. In der Bohrung am Bachtelenweg beträgt die Temperaturerhöhung gar 40 Grad Celsius pro 1000 Meter Tiefe. Der Wärmeverbund Riehen ist in der Schweiz die bisher einzige Anlage dieser Art. Bevor das erste warme Wasser vom Bachtelenweg in die Heizzentrale am Haselrain gepumpt werden konnte, musste ein langer Weg der Planung zurückgelegt werden. Eine erste Studie befasste sich schon 1977 mit der Energieversorgung des geplanten Hallen- und Freibades. Konkreter wurde es dann anfangs der achtziger Jahre. Die Energiekrisen hatten starke Preisschwankungen auf dem Erdölmarkt zur Folge. Ausserdem wurde das Ausmass der Luftverschmutzung von der öffentlichkeit erstmals richtig wahrgenommen und diskutiert. Der Gemeinderat von Riehen setzte sich deshalb schon damals folgende energiepolitischen Ziele:
- Der Endenergieeinsatz soll verringert werden
- Die Luftschadstoff-Emissionen bei den Wärmeerzeugungstechnologien sind zu minimieren
- Die Risiken in der Verteilung flüssiger Brennstoffe sind zu reduzieren

Gesetzgeberisch hatte die Gemeinde keine Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen. Als erstes ergriff sie deshalb energietechnische Massnahmen an den gemeindeeigenen Liegenschaften und gab damit privaten Liegenschaftseigentümern ein Vorbild. Zudem war der Gemeinderat bereit, bei der Nutzung von umweltfreundlicher Alternativenergie eine Pionierleistung zu erbringen und damit auch für die Privaten günstige Voraussetzungen für eine vernünftige Energieversorgung zu schaffen.

Erster Gewinn nach sieben Jahren prognostiziert
Im Jahre 1980 beauftragte der Gemeinderat die Ingenieurunternehmung Sulzer Energie Consulting mit der Ausarbeitung einer Grobanalyse über Nutzungsmöglichkeit von alternativen Energiequellen. Im Bericht wurde die Möglichkeit studiert, das zur Grundwasseranreicherung in den Langen Erlen vorfiltrierte Rheinwasser als Wärmequelle für Gasmotorwärmepumpen zu nutzen. Als Wärmeabnehmer waren die gemeindeeigenen Gebäude, das Spital, die Gebäude der Gehörlosen- und Sprachheilschule Riehen, die überbauung Gartengasse und - als grösster Wärmeverbraucher - das projektierte Frei- und Hallenbad an der Weilstrasse vorgesehen. Der ölpreis lag damals bei 65 Franken pro 100 Kilogramm. Die angestellten Wirtschaftlichkeitsüberlegungen prognostizierten für den Wärmeverbund einen Gewinn ab dem siebten Betriebsjahr.

Beinahe gleichzeitig beauftragten die Kantone BaselStadt und Basel-Landschaft eine Arbeitsgruppe unter der Leitung des Kantonsgeologen und Riehener Bürgers Professor Lukas Hauber, Nutzungsmöglichkeiten der Erdwärme in unserer Region zu prüfen. Riehen wurde als einer von drei Standorten mit günstigen Voraussetzungen bezeichnet. Unter dem Präsidium von Regierungsrat Eugen Keller und dem Kommissions-Vizepräsidenten, Gemeinderat Reinhard Soder, nahm eine aus Vertretern des Kantons Basel-Stadt und der Gemeinde Riehen zusammengesetzte Kommission die Idee der Nutzung der Erdwärme auf und beriet sie 1987 konkret. In der Folge bewilligten im Frühjahr 1987 die Parlamente des Kantons und der Gemeinde je einen Kredit von 2,75 Millionen Franken für Tiefbohrungen am Bachtelenweg und im Lettacker. Zwei Bohrungen waren von Anfang an vorgesehen, damit das geförderte Wasser dem Wasserkreislauf wieder zugeführt werden kann. Dadurch bleibt die Wasserbilanz im Untergrund ausgeglichen, und das stark mineralisierte, sauerstoffarme und aggressive Tiefenwasser wird umweltfreundlich entsorgt.

Bohrarbeiten mit zeitweiliger Behinderung
Am 18. März 1988 um 15.50 Uhr begann sich der Bohrer am Bachtelenweg erstmals zu drehen. Vier Tage zuvor hatten 600 Besucher anlässlich des Tages der offenen Tür die Installationen auf dem Bohrplatz besichtigt. Nun wurde rund um die Uhr auf der Bohrstelle gearbeitet. Bohrfortschritte bis zu 89 Meter pro Tag wurden erreicht. Am 30. September konnte der verantwortliche Bohrmeister Constantin Lemaitre aus dem elsässischen Strasbourg den erfolgreichen Abschluss der Bohrarbeiten auf einer Tiefe von 1547 Metern bekanntgeben.

In den vorangegangenen vier Monaten hatte er aber einige kritische Momente zu meistern: Drei Wochen nach Bohrbeginn war bei der Vermessung des Bohrloches festgestellt worden, dass die Bohrung auf einer Tiefe von 580 Metern beinahe 140 Meter von der senkrechten Achse abgewichen war. Die Verantwortlichen mussten sich entschliessen, den unteren Teil des Bohrloches bis ungefähr 100 Meter unter der Erdoberfläche zu verschliessen und die Bohrung dort neu anzusetzen. Am Abend des 27. Mai - die Bohrtiefe betrug in der Zwischenzeit 1382 Meter ereignete sich ein Zwischenfall, der leicht schlimme Konsequenzen hätte haben können, und der den Fortgang der Bohrarbeiten in der Folge stark behinderte: Wegen eines Seilrisses am fabrikneuen Bohrturm fielen der mehrere hundert Kilogramm schwere Kranhaken und Teile der Bohranlage aus fast sechs Metern Höhe auf die Arbeitsbühne, wo sich zu diesem Zeitpunkt fünf Personen befanden. Reflexartig brachten sich die erfahrenen Bohrarbeiter mit Sprüngen zur Seite in Sicherheit. Wie durch ein Wunder verletzte sich niemand. Es entstand nur Sachschaden an der Bohranlage. Als Folge des Seilrisses wurde der Gesteinsmeissel in einer Tiefe von 1120 Metern blockiert. Ausserdem hatte sich das Bohrloch teilweise verschlossen. Die Behebung der Schäden an Bohrgerät und Bohrloch nahm einen ganzen Monat in Anspruch.

Die zweite Bohrung im Stettenfeld verlief weit problemloser. In nur 33 Arbeitstagen wurde sie auf eine Tiefe von 1247 Metern abgeteuft.

20 Liter Wasser pro Sekunde
Beide Bohrungen wurden in die Schichten des oberen Muschelkalkes vorgetrieben. Obwohl sie nur einen Kilometer voneinander entfernt sind, liegt der obere Muschelkalk im Stettenfeld 300 Meter höher als am Bachtelenweg. Dies deshalb, weil sich die Bohrungen in der Bruchzone am Rande des Rheingrabens befinden. Um die Nutzungsmöglichkeiten des Tiefenwassers zu ergründen, mussten im Anschluss an die Bohrarbeiten verschiedene Tests durchgeführt werden. Diese brachten interessante und wichtige Ergebnisse:

Beim Bachtelenweg beträgt die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht nur zwei Meter. Sie liegt auf einer Tiefe von 1496 bis 1498 Metern. Die Wassertemperatur beträgt 64 Grad Celsius.

Im Stettenfeld sind zwei Zonen wasserführend. Die obere liegt in einer Tiefe von 1126 bis 1133 Metern und die zweite von 1159 bis 1161 Metern. Hier beträgt die Temperatur 52 Grad Celsius.

In beiden Bohrungen ist das Wasser artesisch gespannt, das heisst, das Wasser steht unter natürlichem Druck und fliesst frei aus dem Bohrloch.

Die Mineralisation des Wassers beträgt etwa 17 Gramm pro Liter, ähnlich wie Meerwasser.

Mit Hilfe von Pumpen können mindestens 20 Liter warmes Wasser pro Sekunde gefördert werden.

Arbeiten standen unter grossem Zeitdruck
Unabhängig von den Bohrungen und den Tests liefen in der Zwischenzeit im Ingenieurbüro Gruneko AG, Basel, die Projektierungsarbeiten für den Bau eines Fernwärmenetzes im Dorfkern. Im Mai 1989 wurde mit den Bauarbeiten für den Wärmeverbund Dorfkern begonnen. Unmittelbar nach der Heizperiode 1988/89 begann die Demontage der Heizkessel des Werkhofes der Gemeinde und an deren Stelle die Installation von drei grossen ölheizkesseln. Ausserdem wurde einer der fünf bestehenden öltanks, der ein Fassungsvermögen von 120'000 Liter hatte, ausgebaut. Im dadurch frei werdenden Raum fanden die Verteilpumpen des Fernwärmenetzes und die neue Hauszentrale für den Werkhof Platz. Diese Arbeiten standen unter enormem Zeitdruck, denn spätestens im Oktober musste die Heizung zumindest für den Werkhof ihren Betrieb aufnehmen. Aber auch in anderen Liegenschaften wurden im Laufe des Sommers die Heizungen auf den Betrieb mit Fernwärme umgestellt. Im Sommer 1989 glich der Dorfkern einer einzigen Baustelle. Leitungsgräben durchquerten den Haselrain, die Rössligasse, die Wendelinsgasse, die Schmiedgasse und das Erlen strässchen. Im Oktober konnten die Heizzentrale, die heute nur noch Wärmebedarfsspitzen abdeckt, sowie die erste Etappe des Wärmeverteilnetzes ihren Betrieb aufnehmen, und es konnten die ersten Liegenschaften beheizt werden. Der weitere Ausbau des Wärmeverteilnetzes geschah etappenweise.

Im Herbst 1992 erfolgte der Spatenstich für die Grundlastzentrale und am 28. April 1994 fand die offizielle Einweihung der Anlage zur Nutzung der Geothermie statt.

Geothermischer Kreislauf
Der Wärmeverbund Riehen besteht aus verschiedenen Komponenten. Er setzt sich aus dem geothermischen Kreislauf, der Grundlastzentrale, der Spitzenlastzentrale und dem Wärmeverteilnetz zusammen. Der geothermische Kreislauf ist das aussergewöhnlichste Element des gesamten Wärmeverbundes. In der Entnahmebohrung am Bachtelenweg sitzt auf einer Tiefe von 390 Metern eine Förderpumpe. Durch eine mit Glasfasern verstärkte Kunststoffleitung fördert sie das 64 Grad Celsius heisse Wasser vom Bachtelenweg zur Grundlastzentrale beim Gemeindewerkhof am Haselrain. über Wärmetauscher und Wärmepumpen gibt das Tiefenwasser seine Wärme an den Kreislauf des Wärmeverteilnetzes ab. Eine weitere Pumpe verpresst das auf 25 Grad Celsius abgekühlte Wasser in der Rückgabebohrung im Stettenfeld und gibt es so wieder dem ursprünglichen Wasserkreislauf zurück. Die Grundlastzentrale ist in einem unterirdischen Bauwerk auf dem Areal des Werkhofes der Gemeinde untergebracht. Sie beinhaltet nebst den Wärmetauschern und den Wärmepumpen noch zwei Blockheizkraftwerke und drei Wärmespeicher. Die mit Elektromotoren angetriebenen Wärmepumpen entziehen dem Tiefenwasser die Wärme. Damit kein Mehrbedarf an Strom entsteht, produzieren zwei Blockheizkraftwerke die elektrische Energie. Diese bestehen aus je einem Gasmotor mit 650 PS Leistung, die je einen Generator antreiben, der den Strom produziert. Wie bei jedem Verbrennungsmotor entsteht durch die Gasmotoren sehr viel Abwärme. Bei Blockheizkraftwerken wird diese Abwärme der Fernwärme zugeführt. Die in Form von Erdgas zugeführte Energie wird dadurch nahezu verlustfrei genutzt. Während die Grundlastzentrale das ganze Jahr über in Betrieb ist, wird die Spitzenlastzentrale nur bei grossem Wärmebedarf zugeschaltet. Sie besteht aus drei modernen ölheizkesseln.

Das Wärmeverteilnetz ist jener Teil des Wärmeverbundes, der während der Bauzeit die Bevölkerung von Riehen am meisten in Mitleidenschaft gezogen hat. Von 1989 bis 1994 erfolgte der Bau von 5,8 Kilometern Fernheizungsleitungen in einem Gebiet, das von der Grenze zu Lörrach durch den Dorfkern bis zur Bettingerstrasse reicht. Das Einzugsgebiet des Wärmeverbundes umfasst ungefähr einen Achtel der Bauzone Riehens. Etwa 160 Parzellen mit 250 Gebäuden sind zurzeit an den Wärmeverbund angeschlossen oder es ist zumindest ein Vertrag abgeschlossen, der innerhalb von spätestens fünf Jahren den Anschluss vorsieht. Der grösste Teil der Liegenschaften ist in Privatbesitz. Der Anschluss erfolgte immer freiwillig. Die grosse Anschlussbereitschaft der privaten Liegenschaftseigentümer wurde durch eine frühzeitige und umfassende Orientierung und Motivierung der öffentlichkeit erreicht.

Grenzenlose Wärme aus der Erde
In Lörrach Stetten-Süd wird zurzeit eine überbauung mit 520 Wohneinheiten erstellt. Die Regiotherm GmbH Lörrach, eine Tochterfirma der Badisch Gas AG und der Kraftübertragungswerke Rheinfelden AG, hat die Aufgabe übernommen, dieses Gebiet über eine Nahwärmeversorgung mit Wärme zu beliefern. Im Herbst 1995 wurden Vertragsverhandlungen zwischen der Regiotherm GmbH Lörrach und der Gemeinde Riehen über die Wärmelieferung an die Nahwärmeversorgung Lörrach Stetten-Süd aufgenommen. Die Idee der «Grenzenlosen Wärme aus den Tiefen der Erde» war geboren. Der Wärmeverbund Riehen soll im Sommer für die Erwärmung des Brauchwarmwassers und in den übergangszeiten auch für die Heizung Wärme nach Lörrach liefern. Bei tiefen Temperaturen, wenn der Wärmebedarf in Riehen gross ist, wird die Lieferung nach Lörrach unterbrochen. Dort übernehmen dann Gaskessel die Produktion der Wärme für das Neubaugebiet.

Durch den Verbund der Wärmeversorgungen Stetten-Süd und Riehen wird die Grundlastzentrale in Riehen vor allem in den übergangszeiten und im Sommer besser genutzt und der Schadstoffausstoss in Lörrach erheblich gesenkt. Voraussichtlich wird die Regiotherm GmbH jährlich gegen 2500 Megawattstunden Wärme von Riehen beziehen. Eine Abdeckung des gesamten Leistungsbedarfs des Gebietes Stetten-Siid durch den Wärmeverbund Riehen hätte eine Angebotsminderung in Riehen zur Folge und ist nicht sinnvoll. Deshalb wählte man die Variante mit abschaltbarer Wärmelieferung. So erreicht man, dass das Angebot an Fernwärme in Riehen durch die Lieferung nach Lörrach nicht geschmälert wird.

160 Tanklastzüge Erdöl weniger
Die Investitionen für den gesamten Wärmeverbund inklusive Bohrkosten betrugen rund 40 Millionen Franken. Dieser Betrag ist in elf Krediten in der Höhe von lOO'OOO bis 22 Millionen Franken genehmigt worden.

Den Gegenwert dieses Geldes bildet eine umweit freundliche Fernheizanlage. Verglichen mit Einzelheizungen verringert sich der Energieeinsatz um annähernd 50 Prozent. Die jährlich eingesparte Energie entspricht 1750 Tonnen Heizöl. Ausserdem werden etwa 1000 Tonnen Erdöl durch Erdgas ersetzt. Ohne Wärmeverbund würden pro Jahr 160 zusätzliche Tanklastzüge mit Erdöl nach Riehen rollen. Der Ausstoss von Luftschadstoffen verringert sich durch den Wärmeverbund um 15 Tonnen und jener des Treibhausgases CO2 um 5800 Tonnen im Jahr. Auf das gesamte Gemeindegebiet beträgt die Reduktion der Luftschadstoffe von Heizungen 10 Prozent.

An die Kosten der Tiefbohrungen hat der Kanton Basel-Stadt die Hälfte, rund 4 Millionen Franken, beigetragen. Der Bund leistete eine Risikogarantie von 50 Prozent, das heisst, er hätte bei einem Misserfolg - und nur bei einem Misserfolg - die Hälfte der Bohrkosten übernommen. An den Bau des Wärmeverbundes hat der Kanton aufgrund des Energiespargesetzes einen Beitrag von 5,8 Millionen Franken zugesichert. Ferner leistet der Bund einen Beitrag von 1,76 Millionen Franken an die Anlagekosten und 285'000 Franken für die Erfolgskontrolle.

Der Tarif des Wärmeverbundes richtet sich nach dem Ölpreis. Bei den heutigen tiefen Preisen von weniger als 30 Franken für 100 Kilogramm Erdöl können zwar die durch den Betrieb direkt anfallenden Kosten noch gedeckt werden. Erst aber wenn der ölpreis wieder auf gegen 60 Franken pro 100 Kilogramm Erdöl steigt, decken die Einnahmen auch die Verzinsung und Abschreibung der Investitionen. Dies ist der Preis, den die Gemeinde für den Umweltschutz bezahlt.

Der Bau dieser komplexen Anlage erforderte viel technisches Wissen und grossen Einsatz vom Monteur bis zum Ingenieur. Mit viel Begeisterung und Freude wurde von den rund 170 verschiedenen am Bau beteiligten Unternehmen ausgezeichnete Arbeit bei der Planung und bei der geologischen Betreuung geleistet. Manche Behörde musste bei der Erteilung von Sonderbewilligungen über ihren eigenen Schatten springen. Auf dem langen Weg zur Realisierung haben aber vor allem die Politiker und die Bevölkerung von Riehen grossen Mut bewiesen. Ohne politisches Gezänk wurde das notwendige Geld bewilligt, und alle standen jederzeit hinter dem umweltfreundlichen Projekt. Sie haben gezeigt, dass Umweltschutz mit Taten und nicht mit Worten betrieben wird.

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