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Geothermie: Energie aus der Tiefe

Wijnen Square Crops zählt mit einer Gewächshausfläche von rund 50 Hektar zu den größten niederländischen Produzenten von Paprika und Gurken. Steigende Kosten für Energie und niedrige Gewinnspannen speziell bei den Paprika zwingen auch hier zu Maßnahmen. Eine davon ist am Standort in Grubbenvorst die Nutzung der Erdwärme. 

Hinter dem Unternehmen Square Crops stehen die Brüder Pieter und Twan Wijnen. 1978 begannen sie mit dem Anbau diverser Gemüsesorten, um sich dann zu spezialisieren und ab 1990 vollständig auf die Produktion von Paprika und Gurken unter Glas zu konzentrieren. Heute verfügt das Unternehmen in der Nähe von Venlo über zwei Standorte. In Egchel werden auf rund 18 Hektar unter Glas Gurken und Paprika, in Grubbenvorst auf rund 33 Hektar unter Glas ausschließlich Paprika produziert. Fest angestellt sind bei Square Crops etwa 100 Mitarbeiter.

In Grubbenvorst ist die gesamte Produktion auf drei Anbaumanager aufgeteilt, die jeweils für ihren Betriebsteil verantwortlich sind. Gemüse-Paprika stehen hier im Mittelpunkt. Sie werden in den vier Farben grün, rot, gelb und orange angeboten. Erntebeginn ist etwa Anfang März (KW 12) und endet Ende November (KW 48). Die gesamte Logistik (Ernte, Sortieren, Verpacken) erfolgt in Grubbenvorst auf eigenen Sortier- und Verpackungslinien. Vermarktet werden die Produkte dann weltweit. Jährlich sind das etwa 13.000 Tonnen (t) Paprika und 20.000.000 Stück Gurken.

Am Standort in Grubbenvorst (Produktionsgebiet Californie) verfügt Wijnen Square Crops seit 2009 über eine hochmoderne Gewächshausanlage als Venloblock und einer Stehwandhöhe von 7 Metern (m, Firsthöhe 8,50 m). Aufgrund der enormen Fläche ist die gesamte Anlage in drei Blöcke mit einer Breite von jeweils 155 m aufgeteilt. Ein Mittelgang von 5 m Breite trennt die Blöcke.

Das ist notwendig, um Material-Ausdehnungen bei Temperaturschwankungen zu  berücksichtigen und um Regenwasser ableiten zu können. Die Eindeckung des Hauses erfolgte entsprechend dem Bedürfnis der Kultur mit dem Einfachglas „Crystal Clear“. Das Glas ist bekannt für seine hohe Lichtdurchlässigkeit von etwa 92 Prozent. Und darauf kommt es bei den Paprika vor allem in den lichtarmen Wintermonaten an. Im Sommer wirkt sich das allerdings durch die hohe Einstrahlung nachteilig aus, weshalb der gesamte Betrieb in Grubbenvorst dann mit einer entsprechenden Spezialfarbe schattiert wird.

Im Betriebsteil Egchel hingegen wurde Antireflexglas verwendet, welches im Haus einen hohen Anteil an diffuses Licht erzeugt. Das ist bei Gurken (und auch Tomaten) erwünscht, weil diese Kulturen im Gegensatz zu Paprika ihre Früchte auch im unteren Pflanzenbereich bilden und somit vom tiefer in den Bestand eindringenden Diffuslicht profitieren. Außerdem lassen sich im Sommer mit Gurken und Tomaten bessere Preise erzielen als mit Paprika.

Um Energie einzusparen, ist die gesamte Anlage in Grubbenvorst mit zwei Energieschirmen ausgestattet. Das verwendete Gewebe XLS 10 ultra plus ist für Wasserdampf gut durchlässig und verhindert so die Kondensation mit Tropfenfall auf die Kulturen. Die Schirme werden auf jeden Fall nachts und an besonders kalten Wintertagen auch tagsüber geschlossen, um möglichst hohe Werte in der Energieeinsparung zu erzielen. Die exakte Steuerung übernimmt in dem Fall der Klimacomputer, um in Abhängigkeit von Außentemperatur und Lichtangebot ein Optimum zwischen Energieeinsparung und Wuchsbedingungen für die Kulturen herzustellen.

In dem Zusammenhang reagiert Paprika auf besondere Weise, was vor allem kurz vor der Saison im Februar der Energieeinsparung zu Gute kommt. Denn ein kurzfristig hohes Lichtangebot in der Zeit induziert zu viele Früchte, was dann in den folgenden lichtarmen Wochen zu einer Schwächung der Pflanze führt und die Folgeerträge mindert. Also müssten diese ersten Früchte entfernt werden. In der Situation ist es besser, der Pflanze durch die Klimaschirme Licht zu nehmen und Energie einzusparen.

Derzeit ist für die Energieversorgung am Standort Grubbenvorst ein Blockheizkraftwerk mit sechs Gasmotoren und einer Gesamtleistung von rund 20,6 Megawatt (MW) zuständig. Ebenfalls verfügt der Standort Egchel über eine entsprechende Einrichtung mit einer Leistung von rund 11 MW. Beide Anlagen produzieren Strom, Wärme und Kohlendioxid. Während der Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird, bezieht der Betrieb die Abwärme und das Abgas direkt vom Kraftwerk. Zwischengeschaltet ist noch ein Wärmespeicher von rund 8.000 m³, der zur Abdeckung des Spritzenbedarfs dient. Das Abgas wird nach entsprechender Reinigung als Kohlendioxid für die Düngung der Kulturen ins Gewächshaus geleitet.

Mit dieser Lösung der Energieversorgung waren Pieter und Twan Wijnen lange Zeit zufrieden, bis auch in den Niederlanden der Gaspreis zu steigen begann. Dazu gesellten sich ein höherer Preis für den bezogenen und ein niedrigerer Preis für den eingespeisten Strom. Fazit ist, dass sich in den letzten Jahren die Energiekosten der Gemüsespezialisten etwa verdreifacht haben. Die zu erzielenden Preise speziell für Paprika zeigten hingegen in der gleichen Zeit eher eine gleichbleibende, wenn nicht sogar fallende Tendenz.

In dieser Situation sahen die beiden Unternehmer keine Zukunftsperspektive. 2008 entschlossen sie sich daher zu einem neuen Energiekonzept und stellten dabei die Nutzung der Geothermie in den Mittelpunkt.

Die Nutzung von Erdwärme für die Beheizung von Gewächshausanlagen stellt für die Betreiber ein großes Wagnis dar. Das gilt nicht nur für den Einzelfall, sondern nach wie vor branchenweit. Es gibt zwar inzwischen hier und da einige Erfahrungen mit dieser umweltfreundlichen Technik, aber im Grunde ist jeder neue Standort immer wieder ein Experiment. Dem waren sich auch Pieter und Twan Wijnen bewusst. An ihrem Standort im niederrheinischen Grubbenvorst konnten sie auch nicht auf Erfahrungen bereits erfolgter Tiefenbohrungen zurückgreifen (wie beispielsweise Kollegen im niederländischen Westland), denn in dem Gebiet ist es die erste ihrer Art.

Eine entsprechend hohe Aufmerksamkeit erhält das Projekt daher auch von der gesamten Branche im niederrheinischen Produktionsgebiet. Funktioniert erst einmal eine Anlage, dann ist das Risiko weiterer Tiefenbohrungen nicht mehr ganz so hoch. Dabei ist das Gebiet von der geologischen Voraussetzung für die Nutzung der Erdwärme nicht einmal so sehr begünstigt. Einige Regionen in Süddeutschland beispielsweise wären da allein von der verfügbaren Wärme eher geeignet. Rolf-Dieter Götz, leitender Ingenieur bei der verantwortlichen Bohrfirma Daldrup & Söhne AG, erklärt, warum es sich aber trotzdem lohnt. Denn entscheidend ist auch, welches Gestein im Untergrund vorhanden ist und wie gut es zu durchbohren ist.

Darüber hinaus muss an der Entnahmestelle für das heiße Wasser das Gestein eine gewisse „lockere“ Struktur aufweisen, um einen Kreislauf mit der gewünschten Wassermenge gewährleisten zu können. Denn Geothermie funktioniert im Prinzip wie ein Wärmetauscher. Es sind immer zwei Bohrungen notwendig. Die eine dient dazu, den kalten Rücklauf mit rund 30 Grad Celsius in die Tiefe zu pumpen, die andere, um heißes Wasser wieder in den Heizkreislauf des Gewächshauses einzuspeisen.

Die damit verbundenen Kosten sind allerdings beträchtlich, beide Bohraktionen kosten zusammen rund 10 Millionen Euro. Das finanzielle Risiko lässt sich dabei durch eine entsprechende Versicherung abdecken. Das technische Risiko lässt sich mindern, wenn Informationen aus einem Zentralregister für Tiefenbohrungen mit einfließen. Dadurch lassen sich die geologischen Voraussetzungen für den Standort ziemlich exakt vorhersagen.

Ob sich Geothermie für die Beheizung von Gewächshausanlagen generell lohnt, ist von der Größe des Betriebes, dessen Energiebedarf, vom Energiepreis und von den geologischen Voraussetzungen abhängig. Entscheidend ist auch, wie tief gebohrt werden kann. Im Durchschnitt steigt die Temperatur in den Niederlanden je 100 m Tiefe um 3,2 Grad Celsius. Die Tiefenbohrung am Standort Grubbenvorst ist daher auf mindestens 2.000 m angelegt, um Wasser mit einer möglichst hohen Temperatur fördern zu können. Ideal wäre Wasser mit 80 Grad Celsius. Wenn alles so funktioniert wie geplant, dann bietet die Geothermie aber eine unerschöpfliche und von äußeren Einflüssen (Preise, Verfügbarkeit von Energieträgern) unabhängige und vor allem umwelttechnisch saubere Energiequelle. Was allerdings zunächst schockt, sind die hohen Investitionskosten.

Mit der Geothermie, so haben Pieter und Twan Wijnen kalkuliert, lassen sich am Standort Grubbenvorst jährlich rund 7 Mio. m³ Gas einsparen, das sind 70 Prozent. Die restlichen 30 Prozent werden in der nächsten Zeit noch mit dem Blockheizkraftwerk abgedeckt. Geplant ist aber eine weitere Tiefenbohrung, um die Energieversorgung des Betriebes komplett auf Geothermie umzustellen. Überschüsse sollen dann an benachbarte Betriebe und über eine Ringleitung abgegeben werden. Der großzügig dimensionierte Wärmespeicher wird übrigens auch in Zeiten der Geothermie bestehen bleiben. Dadurch lässt sich die Förderung des warmen Wassers auf 70 bis 80 Prozent des Spitzenwertes reduzieren, was zusätzlich Energie spart und darüber hinaus die Dimension der Anlage sowie deren Kosten minimiert. Ist der Wärmebedarf höher, dann wird aus dem Speicher zugeschaltet.

Die erste Tiefenbohrung soll sich in rund 15 Jahren amortisieren. Das ist ein überschaubarer Zeitrahmen und garantiert dem Betrieb dann eine hohe Unabhängigkeit in der Energieversorgung mit einem entsprechenden Wettbewerbsvorteil.

Einzig für den Betrieb der Pumpen wird dann Stromenergie benötigt. Dafür wird auch in Zukunft das Blockheizkraftwerk zur Verfügung stehen. „Einen Nachteil hat die Geothermie für uns allerdings schon“, erzählt Twan Wijnen, „denn wir müssen in Zukunft technisches Kohlendioxid für die Düngung der Kulturen einkaufen. Das machen wir aber gerne, wenn wir dadurch die Möglichkeit besitzen, die Kosten für die Energieversorgung um rund 90 Prozent zu reduzieren“. (EP/Peter Springer; Quelle: www.energieportal-hortigate.de)