Regenerative Energiequellen in München

Bundesweit ist der Anteil der Erneuerbaren Energien am Stromverbrauch auf zwischenzeitlich rund 42 Prozent angestiegen. Wie sieht die Entwicklung in München aus?

Einsatz erneuerbarer Energien in München

Photovoltaikanlage auf dem Dach Trambahn-Hauptwerkstätte in der Ständlerstraße
© SWM

Bundesweit ist der Anteil der Erneuerbaren Energien am Stromverbrauch auf mittlerweile rund 46 Prozent angestiegen. Wie sieht die Entwicklung der "Erneuerbaren" in München aus? Antworten auf diese Frage und weitere Informationen finden Sie auf dieser Seite.

Windenergie

Seit 1999 steht auf dem Fröttmaninger Müllberg die erste "große" Windkraftanlage. Sie hat eine Nennleistung von 1,5 Megawatt und erzeugt jährlich rund 1,6 Millionen Kilowattstunden Strom. Das entspricht dem Stromverbrauch von etwas mehr als 900 Münchner Durchschnittshaushalten. 2020 ist nun das zweite Windrad auf der Deponie Nord-West in Freimann in Betrieb genommen worden. Mit einer Nennleistung von 3,5 Megawatt wird das Windrad dann wesentlich mehr Strom als das erste Windrad erzeugen: sieben Millionen Kilowattstunden!

Mit den beiden freistehenden großen Windkraftanlagen der Stadtwerke München auf dem Müllberg und auf dem Gebiet der Deponie Nordwest ist das Potenzial für große Windkraftanlagen im Stadtgebiet weitgehend ausgeschöpft.

Wie steht es aber um das Potenzial wesentlich kleinerer Windkraftanlagen - den "Kleinwindenergieanlagen" (KWEA) auf Gebäuden? Die vom Referat für Klima- und Umweltschutz beauftragte Studie gibt zunächst einen Einblick in den Stand der Technik und beleuchtet unterschiedliche Voraussetzungen, die für die Installation von KWEAs erfüllt werden müssen. Ebenso werden Beispiele für realisierte Anlagen im In- und Ausland kurz dargestellt und Anforderungen an einen wirtschaftlichen Betrieb erläutert.

Mit Hilfe einer Auswertung lokaler Wind-, Gebäude- und Flächennutzungsdaten sowie beispielhafter Anlageneigenschaften wurde anschließend in einem Geoinformationssystem das stadtweite Ertragspotenzial für KWEAs abgeschätzt. Konkrete Dach- und Freiflächenstandorte für KWEAs sind nun auch in einer interaktiven Karte im Geoportal der Landeshauptstadt München dargestellt.

Zu den zentralen Erkenntnissen der Studie zählt auch, dass das aktuelle Potenzial für wirtschaftliche und genehmigungsfähige Anlagen im Münchner Stadtgebiet eher gering ist und der Ausbau bewährter Technologien zur erneuerbarer Energieversorgung wie Photovoltaik empfehlenswerter erscheint. Der ergänzende Einsatz von KWEA im Rahmen der Weiterentwicklung von Gewerbegebieten und auf einzelnen höheren Gebäuden ist dennoch vorstellbar.

Wie auch bei der Solarpotenzialanalyse muss zudem darauf hingewiesen werden, dass im Rahmen der Studie statische Eigenschaften einzelner Gebäude, lokale Wind-, und Strömungsverhältnisse, gegebenenfalls Einschränkungen aufgrund von Schallemissionen der Anlagen oder das tatsächliche Platzangebot auf den Münchner Dächern (zum Beispiel begrenzt durch Dachfenster, Aufbauten) nicht berücksichtigt wurden. Die Schallemissionen der Anlagen sind derzeit ein wesentliches Hindernis bei der Potenzialumsetzung.

 

Solarenergie

Die Gesamtzahl der im Stadtgebiet installierten Solarstromanlagen ("PV-Anlagen") liegt Ende 2020 bei 5.354 Anlagen mit einer Gesamt-Nennleistung von gut 76 MWpeak (Megawatt Spitzenleistung). Im Jahr 2020 wurden mit allen EEG-PV-Anlagen im Stadtgebiet 48.680 MWh Strom ins Stromnetz eingespeist.

Aktualisierung der Solarpotenzialkarte für alle Gebäude im Stadtgebiet München

Mit der aktualisierten Solarpotenzialkarte für München steht den Bürger*innen eine interaktive Karte zur Verfügung.

Das Referat für Klima- und Umweltschutz (RKU) hat eine aktualisierte und überarbeitete Solarpotenzialkarte für München veröffentlicht. Die Karte gibt Auskunft über die Stärke der Solarstrahlung auf den Dachflächen im Münchner Gebäudebestand und die potenzielle Eignung der Dachflächen zur Nutzung für die Solarstrom- bzw. Solarwärmeerzeugung.

Photovoltaik-Planungsleitfaden

In einer Reihe von Kapiteln von Fachautoren, die einzeln zum Download zur Verfügung stehen, sind hier Informationen und Wissen über die Planung von Photovoltaikanlagen auf Dächern und an Gebäudefassaden zusammengefasst, illustriert mit Fotos und durch Grafiken. Er richtet sich in erster Linie an Fachleute (Architekten, Planer) und Eigentümer von Wohn- und Nichtwohngebäuden, die eine größere PV-Anlage auf ihrem Gebäude realisieren wollen. Besonderes Augenmerk gilt dabei der optisch-ästhetischen Integration in das Bauwerk. Dieser Planungsleitfaden will andere Fachinformationen nicht ersetzen, nur ergänzen. Über die im Folgenden abrufbaren Fachkapitel hinaus sind noch weitere vorgesehen bzw. bereits in Arbeit.
 

Inhalte des Planungsleitfadens

Auch über das Förderprogramm Energieeinsparung (FES) wird der Einsatz von Solarkollektoren in München gefördert. Über den Zeitraum von 1989 bis Ende Juni 2021 wurden insgesamt 5.412 Anlagen mit einer Kollektorfläche von etwa 56.728 m2 gefördert und nachweislich fertiggestellt und geprüft. Hinzu kommt noch die Anlage auf dem Ackermannbogen mit insgesamt 3.000 m² Kollektorfläche und saisonalem Speicher. Auf den stadteigenen Gebäuden sind aktuell 40 Anlagen mit 1.273 m² Kollektorfläche installiert. Zusammengerechnet sind dies 4.962 Solarthermieanlagen mit ca. 58.447 m2 Kollektorfläche. Hinzu kommen zwei Solarthermieanlagen der SWM mit 2.050 m² Kunststoff-Absorbern im Michaeli-Bad (1.400 m2) und im Georgenschweige-Bad (650 m²)

Oberflächennahe Geothermie

Wenn von „oberflächennaher Geothermie“ die Rede ist, dann ist nicht nur die Nutzung der Erdwärme mit Hilfe von Sonden oder Kollektoren gemeint, sondern gerade auch in München die Nutzung der Grundwasserwärme. Beides zählt zu den erneuerbaren Energiequellen.

Im Allgemeinen ist die Nutzung von Grundwasser als Wärmequelle effizienter als die Nutzung des Erdreichs und wesentlich effizienter als die Nutzung der Außenluft. Denn wenn die Außenluft in der Heizperiode auf ein- oder zweistellige Minustemperaturen absinkt, weisen Grundwasser und Erdreich in ausreichender Tiefe konstante Temperaturen von plus 8 bis 10 Grad am Stadtrand beziehungsweise von bis zu plus 20 Grad im Zentrum auf. Das Grundwasser als Wärmequelle bietet dabei gegenüber dem Erdreich den Vorteil des besseren Wärmeübergangs an der Entnahmestelle und des geringeren Platzbedarfs. Dies gilt vor allem im Vergleich zu Erdreich-Kollektoren. Weil beim Erdreich der Wärmeübergang schlechter beziehungsweise der Flächenbedarf bei gleicher Entzugsleistung höher ist, wird in der Praxis vorrangig das Grundwasser genutzt, sofern die hydrogeologische Situation das zulässt.

Ausschnitt aus der Karte zum Potenzial der oberflächennahen Geothermie in München
Landeshauptstadt München

Die Technische Universität München hat im Rahmen des GEPO- und des GRETA-Projekts und in enger Abstimmung mit dem Referat für Gesundheit und Umwelt 2018/19 verschiedene Karten entwickelt, die die Grundwassersituation hinsichtlich der wesentlichen Parameter für die Wärmenutzung des Grundwassers abbilden. Die Karten enthalten Informationen zum theoretisch verfügbaren, technisch erschließbaren Potenzial an jedem Punkt des Stadtgebiets.

Bitte beachten Sie, dass diese Karten der Erstinformation und dem Einstieg in die Planung dienen und eine Fachberatung und Fachplanung nicht ersetzen können. Weder die Landeshauptstadt München noch die Technische Universität München können eine Garantie abgeben, dass die modellierten Parameter tatsächlich zutreffen. Auch sind in diesen Karten keine Aussagen über die Wirtschaftlichkeit der Anlagen enthalten.

In München gibt es mittlerweile über 1000 Wärmepumpen zur Nutzung oberflächennaher Geothermie. Dabei wird das Grundwasser über eine Bohrung bzw. einem "Brunnen" entnommen, durch die Wärmepumpenanlage im Gebäude abgekühlt und über einen zweiten Brunnen („Schluckbrunnen“) an anderer Stelle wieder in die grundwasserführende Schicht eingeleitet.

Allerdings sind stets die geologischen Gegebenheiten zu beachten, insbesondere der (mittlere) Abstand des Grundwassers zur Oberfläche, die Fließrichtung sowie die Fließgeschwindigkeit. Nur die oberflächennahen, grundwasserführenden Schichten des Quartärs dürfen so genutzt werden, nicht die des tieferliegenden Tertiärs.

Das Grundwasser kann auch direkt (ohne Einbindung einer Wärmepumpe) für die Gebäudekühlung verwendet werden, wobei die gleichen Rahmenbedingungen und Einschränkungen zu beachten sind. In diesem Fall wird dem Gebäude Wärme entzogen und dem Wasserstrom zugeführt. Deshalb ist die Wassertemperatur am Schluckbrunnen höher als beim Entnahmebrunnen, wobei der Temperaturunterschied maximal 5 Grad betragen darf. Bei der thermischen Nutzung von Grundwasser bzw. wasserführenden Schichten spricht man auch von "Hydrothermie".

Weiterführende Informationen

Das technische Potenzial zur Nutzung von Wärme aus dem Grundwasser im Münchner Stadtgebiet ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Die Verfügbarkeit und der mögliche Wärmeertrag hängen allerdings stark vom Standort des Gebäudes und der jeweiligen Grundwassersituation ab.

Das oberste Grundwasserstockwerk, das Quartär, hat sich vor allem im innerstädtischen Bereich durch U-Bahn, Kanalisation, Tiefgaragen und Gebäudekühlung erwärmt, so dass regelrechte „Wärmeinseln“ mit Temperaturen bis zu 20 Grad entstanden sind. Gerade hier ist die Wärmeentnahme durch Wärmepumpen besonders effizient. Natürlich ist die Nutzung der Grundwasserwärme auch andernorts möglich, soweit es die Verhältnisse im Untergrund erlauben.

Im Gebäude heben Wärmepumpen das Temperaturniveau des Grundwassers auf die zur Beheizung erforderliche Vorlauftemperatur an. Je kleiner der Abstand zwischen Grundwasser- und Vorlauftemperatur ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Neben hohen Grundwassertemperaturen sind also Flächenheizsysteme (zum Beispiel Fußbodenheizung) mit niedrigeren Vorlauftemperaturen von etwa 35 Grad von Vorteil. Da die Warmwasserbereitung höhere Temperaturen von etwa 65 Grad erforderlich macht, sind Wärmepumpen für diesen Zweck weniger gut geeignet.

Ein Maß für die Effizienz der Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl (JAZ), die das übers Jahr hinweg erreichte, durchschnittliche Verhältnis von erzeugter Wärmemenge zur eingesetzten Antriebsenergie (Strom oder Gas) darstellt. Für die JAZ gilt: je größer, desto besser. Eine JAZ von 4,0 wäre anzustreben. Dieser Wert kann mit den Wärmequellen Grundwasser und Erdboden gut, aber mit der Wärmequelle Luft kaum erreicht werden.

Bei der Nutzung der Erdwärme als Energiequelle kommen Sonden oder Kollektoren zum Einsatz, die als Wärmetauscher fungieren. In diesen zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit in einem geschlossenen Rohrsystem und nimmt die Wärme aus dem Erdreich auf. Dabei spielt die Tiefe eine wesentliche Rolle. Sie sollte eine relativ konstante Temperatur bieten, die höher liegt als die der Luft beziehungsweise der Außentemperatur während der Heizperiode.

Durch eine Wärmepumpe im Gebäude wird die so gewonnene Erdwärme auf das für das Heizen notwendige Temperaturniveau gebracht.

In München spielt die Erdwärmenutzung nur eine untergeordnete Rolle. Das liegt zum einen daran, dass die Grundstücke nicht über die nötige Fläche verfügen, um Kollektoren zu verbauen. Zum anderen sind für Erdwärmesonden die geologischen Gegebenheiten ungünstig. Nur der Münchner Süden (z. B. Maxhof, Forstenried, Großhadern, Trudering) bietet eine Erdwärmenutzung bis zu einer Tiefe von etwa 30 Metern an. Darunter folgen trinkwasserführende Schichten, die nicht aufgebrochen werden dürfen.

Weiterführende Informationen

Tiefengeothermie

Im Gegensatz zur oberflächennahen Geothermie spricht man von „Tiefengeothermie“, wenn die Erdwärme aus deutlich tieferen Erdschichten mit wesentlich höheren Temperaturen zur Wärme- und Stromerzeugung nutzbar gemacht wird.

Bei ausreichend hoher Temperatur (> 100°C) kann neben Wärme auch Strom erzeugt werden. Bei der in Deutschland vor allem genutzten hydrothermalen Geothermie wird heißes Thermalwasser tief liegenden wasserführenden Schichten – sogenannte Aquifere – über Förderbohrungen an die Oberfläche gebracht und die enthaltene Wärmeenergie ausgekoppelt. Das abgekühlte Thermalwasser wird anschließend wieder in den Untergrund gepumpt (injiziert). In Deutschland gibt es im Wesentlichen drei Regionen, die für diese Form der Tiefen Geothermie geeignet sind: das Norddeutsche Becken, der Oberrheingraben und das bayerische Molassebecken.

Aufgrund der günstigen Bedingungen kann die Tiefengeothermie auch in München und der umgebenden Region genutzt werden. Die Stadtwerke München haben bereits fünf Projekte zur Nutzung der Tiefen-Geothermie umgesetzt: innerhalb des Stadtgebiets sind es die Geothermie-Anlagen in der Messestadt Riem (seit 2004), Freiham (seit2016) und seit 2021 auf dem Energiestandort Süd in Sendling; in der Region sind es die Anlagen in Dürrnhaar und Kirchstockach sowie das Geothermie-Heizkraftwerk Sauerlach südlich von München.

Die Geothermie-Anlage in der Messestadt Riem ist seit 2004 in Betrieb: 93°C heißes Thermalwasser aus 3.000 Meter Tiefe versorgt nach Angaben der SWM 88 Prozent des Wärmebedarfs der Messestadt. Wesentlich tiefer, nämlich 5.567 Meter, musste für das Geothermie-Heizkraftwerk Sauerlach gebohrt werden. Durch die höhere Temperatur des geförderten Thermalwassers kann über einen zweistufigen Prozess die Erdwärme auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Das Geothermie-Heizkraftwerk Sauerlach ist seit Anfang 2014 in Betrieb. Die neue Geothermieanlage am Standort Süd ist aktuell deutschlandweit die größte Anlage zur Nutzung der Tiefengeothermie und kann rund 80.000 Haushalte mit Wärme versorgen!

Wasserkraft

Auf dem Münchner Stadtgebiet laufen aktuell 20 Wasserkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von gut 15 Megawatt. Diese Anlagen haben 2020 rund 72 Millionen Kilowattstunden Strom erzeugt.

Hydrothermie - Wärme aus dem Grundwasser

Symbolische Darstellung der Funktionsweise einer Wärmepumpe
© arahan - Fotolia.com

Das Potential zur Nutzung von Wärme aus dem Grundwasser ist in München erheblich. Die Möglichkeiten, dieses Potential durch Wärmepumpen zu nutzen, sind bei weitem nicht erschöpft.

Dies gilt vor allem für die großen "Wärmeinseln" im Grundwasser unter der Innenstadt. Das Grundwasser wird hier durch U-Bahn, Kanalisation und andere, tiefliegende Bauwerke so stark erwärmt, dass ein Entzug dieser Wärme nicht nur unter dem Gesichtspunkt einer rationellen Nutzung dieser Abwärme, sondern auch zum Schutz des Grundwassers sinnvoll sein könnte.

Das Referat für Klima- und Umweltschutz befürwortet elektrische Wärmepumpen allerdings nur in den Fällen, in denen höhere Arbeitszahlen von etwa 5 erreicht werden.

Weitere Informationen

Biomasse

Bis zum Ende des Jahres 2020 waren im Stadtgebiet insgesamt zehn Biomasse-Anlagen installiert, die in das Stromnetz einspeisen. Die Gesamtleistung dieser Anlagen beträgt 3,6 MW; die eingespeiste Strommenge dieser Anlagen betrug 2020 13.900 MWh.

 

Weitere Informationen zum Thema Biomasse

 

Entwicklung der regenerativen Energien

Noch besser als Energie aus erneuerbaren Quellen, ist Energie, die gar nicht erst verbraucht wird. Das heißt zum Beispiel: Naherholung statt Fernreisen, Nutzung von Tauschbörsen statt Konsum oder Einkauf von regionalen Produkten. All diese Maßnahmen schonen das Klima und senken den Energiebedarf. Wärmegedämmte Gebäude, Energiesparlampen oder bedarfsgeregelte Heizungspumpen senken den persönlichen Energiebedarf weiter.

Der dann noch übrige Energiebedarf ist soweit wie möglich durch CO2-arme Energien abzudecken; und hier spielen die erneuerbaren Energien (EE) die entscheidende Rolle. Sie müssen die Atomkraft und die endlichen, fossilen Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas ablösen, um die weitere Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre zu stoppen.

Im letzten Jahrzehnt hat der Bund die Rahmenbedingungen für die verstärkte Nutzung von regenerativen Energiequellen durch das Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz (EEWärmeG) und das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geschaffen. Durch das weltweit beachtete und kopierte Modell der festen, auf 20 Jahre gesicherte Einspeisevergütung im EEG ist der Anteil der EE am Stromverbrauch auf 46 Prozent (2020) angestiegen.

Auch im Bereich der Wärmebereitstellung hat die Bedeutung der EE zugenommen, wenn auch nicht im selben Tempo wie beim Strom. Der Anteil der erneuerbaren Energien am gesamten deutschen Wärmeverbrauch lag im Jahr 2020 bei 15,2 Prozent.

Schon 1982 hat der München Stadtrat sich zum verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien bekannt. Seitdem übernimmt die Landeshauptstadt München mit Beratungs- und Förderprogrammen für Bürger*innen und Gewerbetreibende sowie den Einsatz von erneuerbaren Energien bei Neubau- und Sanierungsmaßnahmen eine Vorbildfunktion.

Die Stadtwerke München GmbH (SWM) als städtisches Tochter-Unternehmen forcieren ebenfalls den Ausbau von erneuerbaren Energien.

Auf den nachfolgenden Seiten werden Grundlagen zur Nutzung der verschiedenen erneuerbaren Energieträger sowie aktuelle Daten zur Nutzung in München dargestellt.

  • Referat für Klima- und Umweltschutz

    SG Energie, Klimaschutz

    Bayerstraße 28a

    Geschlossen

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