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Aug 19, 2023

In diesem Jahrhundert gibt es eine Lösung für den Klimawandel

Von Susan Phillips ist Mike Ancona

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Susan Phillips

Mike Ancona ist Betriebsleiter der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage von Vicinity Energy. Kimberly Paynter/WHYY Bildunterschrift ausblenden

In ganz Nordamerika werden Hunderte von Innenstädten, Universitätsgeländen und Krankenhäusern mit Dampf beheizt, der durch unterirdische Rohrnetze transportiert wird. Elektrizitätsunternehmen installierten viele dieser „Dampfschleifen“ oder Fernenergiesysteme vor mehr als 100 Jahren in älteren Städten an der Ostküste wie New York, Boston und Philadelphia.

Heute erleben diese Systeme, die häufig auch Kaltwasser zur Kühlung bereitstellen, als mögliche Lösung für den Klimawandel eine Renaissance.

In Philadelphia wird der Dampf in einem 1915 erbauten roten Backsteinwerk erzeugt, einem der wenigen verbliebenen Industriestandorte am Schuylkill River. Dampf strömt durch 41 Meilen lange Rohre zu Dutzenden von Gebäuden, darunter dem Philadelphia Museum of Art, der University of Pennsylvania und den neu errichteten Comcast Towers.

„Es ist wie ein Dampfring, an den eine Menge Leute angeschlossen sind, die den Dampf nehmen und nutzen“, sagte Mike Ancona, Betriebsleiter bei Vicinity Energy, dem Eigentümer und Betreiber des Dampfkreislaufsystems in Philadelphia.

Die Anlage ist eine Studie der Kontraste und veranschaulicht die Entwicklung der Stromerzeugung. Ancona verweist auf die hohen gewölbten Decken, die mit Fliesen verkleidet sind, und das detaillierte Mauerwerk des Gebäudes, die eine Zeit darstellen, in der Elektrizität begann, die Gasbeleuchtung ernsthaft zu ersetzen. Es beherbergt heute moderne Heizkessel sowie eine hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, die Strom in das Netz einspeist und gleichzeitig überschüssige Wärme nutzt, um Dampf zu erzeugen, der die Gebäude in Philadelphia heizt. Außerdem wird Dampf in Lebensmittelqualität erzeugt, der zum Sterilisieren von Geräten in nahegelegenen Krankenhäusern und zum Kochen von Aufschnitt verwendet wird.

Im Inneren der Dampferzeugungsanlage von Vicinity Energy in Grays Ferry. 41 Meilen Rohre unter den Straßen Philadelphias transportieren Dampf zu Dutzenden von Bürogebäuden, mehreren Krankenhäusern und dem Philadelphia Museum of Art. Kimberly Paynter/WHYY Bildunterschrift ausblenden

„Als dieser Ort also vor 100 Jahren gebaut wurde, wurden diese Kessel mit Kohle betrieben“, sagte Ancona. „Wenn wir in die Vergangenheit reisen könnten, hätte hier ein 60.000 Tonnen schwerer Kohlehaufen gestanden.“

Ursprünglich wurde in der Anlage Kohle verbrannt, die auf Binnenschiffen ankam. Während des Zweiten Weltkriegs wurde auf die Verbrennung von Öl umgestellt. Heute verbrennt es Erdgas und etwas Abfallfett aus nahegelegenen Restaurants, um Strom zu erzeugen, und nutzt die Abwärme, um Dampf zu erzeugen. Die meisten Menschen sehen dieses unterirdische Netz nur durch den Restdampf, der durch Gehweggitter aufsteigt.

Laut Vicinity Energy könnte dieses hocheffiziente und flexible System problemlos auf Erdgas verzichten und es durch erneuerbare Energie oder einen kohlenstoffärmeren Brennstoff ersetzen, um diesen Dampf zu erzeugen.

Tatsächlich hat das Unternehmen mit dem Dampfkreislaufsystem, das es in Boston besitzt, damit begonnen.

„Und die Gebäudeeigentümer müssen nichts tun“, sagte Bill DiCroce, CEO von Vicinity Energy. „Keine großen Nachrüstungen. Kein großer Kapitalaufwand ihrerseits. Keine Unterbrechung des Gebäudebetriebs. So sind wir der einfache Weg, große Teile der Gebäudefläche in städtischen Kernen zu dekarbonisieren.“

Und nicht nur Städte können davon profitieren. Dutzende Hochschulen verfügen über Fernenergiesysteme, bei denen die Brennstoffquelle umgestellt wird, um den CO2-Fußabdruck einer Universität zu verringern.

„Anstatt 150 einzelne Gebäude zu bauen, können Sie, wenn Sie die Primärversorgung einer zentralen Anlage dekarbonisieren können, wirklich CO2-ärmere Betriebsabläufe in großem Maßstab erzielen“, sagte Rob Thornton, Präsident und CEO der International District Energy Association.

Mehr als 900 dieser Systeme gibt es in den USA und Kanada, weltweit gibt es Tausende weitere. Laut Thornton ist die Umstellung dieser Systeme von fossilen Brennstoffen auf sauberere Energie eine kostengünstigere Möglichkeit, die Elektrifizierung zu erreichen, ohne das Netz zu überlasten.

„Fernenergie ist tatsächlich eine sehr elegante Lösung, insbesondere für Städte, Campusgelände, Gemeinden und Gebäudekomplexe“, sagte Thornton. „Es ermöglicht Gebäuden, den Netto-Nullpunkt zu erreichen.“

Das Kraftwerk von Vicinity Energy im Stadtteil Grays Ferry in Süd-Philadelphia umfasst ein 1915 erbautes Gebäude sowie ein modernes Blockheizkraftwerk. Ursprünglich wurde Kohle zur Dampferzeugung genutzt, heute wird die Abwärme eines Erdgaskraftwerks genutzt. Laut Vicinity könnten erneuerbare Energien in Zukunft Dampf erzeugen. Kimberly Paynter/WHYY Bildunterschrift ausblenden

Aber in Philadelphia, wo die Stadtverwaltung versprochen hat, bis 2050 den Netto-Nullpunkt zu erreichen, planen zwei Bundesbehörden, vom Ferndampfsystem von Vicinity Energy auf Erdgaskessel umzusteigen. Dies trotz des Engagements von Präsident Biden für die Bekämpfung des Klimawandels und seiner Durchführungsverordnung, die Bundesbehörden verpflichtet, an der Begrenzung der Emissionen zu arbeiten.

Sowohl Amtraks 30th Street Station als auch der vom National Park Service betriebene Independence National Historical Park, zu dem die historische Independence Hall und das Liberty Bell Center gehören, haben Verträge mit den stadteigenen Philadelphia Gas Works unterzeichnet, um die Dampfsysteme zu entfernen und neues Erdgas zu installieren Infrastruktur.

Dies verärgert Umweltgruppen, die das Dampfkreislaufsystem unterstützen, weil es so einfach wäre, damit die gesamten CO2-Emissionen der Stadt zu senken.

„Die Bundesregierung hat etwa 14 Millionen US-Dollar für die Installation dieser Erdgaskessel zugesagt, die ausschließlich Erdgas zur Wärmegewinnung verbrennen können“, sagte Joseph Ingrao, ein Anwalt, der bis vor kurzem für den Clean Air Council arbeitete.

Die Gruppe ist besonders frustriert darüber, dass es im Fall von Amtrak und dem National Park Service keine Versuche gab, die Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen zu untersuchen, keine öffentlichen Anhörungen oder Gelegenheiten zur Stellungnahme und keine öffentlichen Ausschreibungsverfahren.

Ein Amtrak-Sprecher sagte, die Umstellung von Ferndampfkesseln auf Erdgaskessel sei sowohl effizienter als auch eine Kostenersparnis für das Transportsystem.

„Die Diversifizierung der Quellen sorgt für eine zuverlässigere Beheizung des Gebäudes und sorgt für erhebliche Energiekosteneinsparungen für Amtrak während der Vertragslaufzeit“, schrieb Amtrak-Sprecherin Olivia Irvin in einer E-Mail. „Amtrak teilt das Engagement der Regierung für eine kohlenstoffärmere Zukunft und wir werden daran arbeiten, Kohlenstoffbewertungen in unsere Projekte zu integrieren.“

Amtrak würde keine weiteren Details zum Vertrag oder einer etwaigen Umweltverträglichkeitsprüfung für die von ihm installierten Gaskessel bekannt geben.

Nach Angaben des National Park Service begannen die Pläne zur Umstellung auf Erdgas im Jahr 2015 unter der Obama-Regierung und der Schritt steht im Einklang mit der Anordnung von Präsident Biden. NPS sagt, dass das neu installierte System weniger Kraftstoff verbrauchen und weniger kosten wird, aber das konnte nicht unabhängig überprüft werden.

„Die Energie, die benötigt wird, um Hochdruckdampf zu erzeugen und ihn 2,5 Meilen weit zum Park zu transportieren, ist wesentlich höher, als der Park für die Eigenerzeugung von Warmwasser zum Heizen und das Pumpen durch geschlossene Kreislaufsysteme zur Versorgung mehrerer Gebäude benötigt“, schrieb ein Sprecher in einer Stellungnahme Email. „Da das zukünftige Parksystem nicht die Menge an Brennstoff verbraucht, die für die Umwandlung von Wasser in Dampf erforderlich ist, und das Heizmedium umwälzt, wird es viel weniger Brennstoff verbrauchen, als für die Dampfversorgung des bestehenden Anbieters erforderlich ist.“

Kevin Hagerty, COO von Vicinity, sagt, der Park Service sei „entweder unaufrichtig oder uninformiert“.

„Wie kann eine Partei behaupten, dass ein Prozess, der zusätzliches Erdgas verbrennt, CO2-Emissionen einspart im Vergleich zu einem Prozess, der Abwärme auffängt, die 70 % des Dampfes antreibt, der Philadelphia [Gebäude] heizt“, sagte Hagerty.

DiCroce sagt, dass Erdgas zwar billiger sei, man aber auch Rücksicht auf die Umwelt nehmen müsse.

„Die Leute lösen nach zwei Grüntönen; sie lösen nach den Dollars und dem Kohlenstoff“, sagte DiCroce. „Verschiedene Institutionen, unterschiedliche Menschen entscheiden, welchem ​​Grün sie sich zuwenden. Wer sich also für die billigste Alternative entscheidet, wird andere Entscheidungen treffen als diejenigen, die versuchen, sich auf eine weniger CO2-intensive Zukunft zu freuen.“

Befürworter sagen, dass sich die Fernwärme auch angesichts extremer Wetterbedingungen als widerstandsfähig erwiesen hat. Nachdem der Supersturm Sandy 2012 die Ostküste getroffen hatte, blieben die Fernwärme- und -kühlsysteme trotz Stromausfällen online. Und als im vergangenen Jahr ein tödlicher Wintersturm Texas heimsuchte und das Stromnetz des Staates lahmlegte, arbeiteten die Bezirksdampfsysteme, die die Innenstadt von Houston, die sieben Krankenhäuser des Texas Medical Center, die Texas A&M University und die University of Texas in Austin versorgten, ohne Betriebsunterbrechungen weiter.