Großstädte: Warmes Grundwasser könnte zur Energiequelle werden

Großstädte: Warmes Grundwasser könnte zur Energiequelle werden

von Birk Grüling

Das Grundwasser in Großstädten erwärmt sich seit Jahrzehnten. Es könnten tausende Haushalte beheizen.

In der Stadt ist es wärmer als auf dem Land. Industriebetriebe, ein höheres Verkehrsaufkommen und die dichtere Besiedlung sorgen für den Temperaturunterschied. In der Wissenschaft spricht man von urbanen Wärmeinseln. Messbar sind die Unterschiede nicht nur oberirdisch, sondern auch im Untergrund. Das hat ein Forscherteam vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der ETH Zürich festgestellt.

Vor allem das Grundwasser in den Ballungsräumen habe sich in den vergangenen Jahrzehnten um mehrere Grad erwärmt, berichten die Wissenschaftler im Fachjournal Environmental Science and Technology. Damit sind sie die ersten die valide Zahlen über dieses Phänomen erhoben haben. Auch welche Auswirkungen diese Erwärmung auf die Nutzbarkeit des Grundwassers und das Ökosystem im Boden haben, ist bisher kaum erforscht.

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Die Gründe für die Erwärmung kennt man dagegen aber genau. „Versiegelte Oberflächen und die verstärkte Wärmeabgabe der Gebäude erwärmen den Boden“, sagt Philipp Blum, Geowissenschaftler und Mitautor der Studie. In Karlsruhe wiesen die Forscher zwischen 1977 und 2011 einen Anstieg der durchschnittlichen Wärmestromdichte von fast zehn Prozent nach. Diese physikalische Größe beschreibt Wärmeübertragungsprozesse, wie zwischen den Gebäuden und den kälteren Erdschichten. Sprich: Die Wärme wandert von der Stadt nach unten in den Boden.

Mit der Wärmemenge in Karlsruhe könne man mindestens 18.000 Haushalte nachhaltig heizen versorgen, sagt Blum. Mit Wärmepumpen, Erdwärmesonden oder erdberührenden Betonbauteile mit Tauschrohren ließen sich die Grundwassertemperaturen um die 14 Grad Celsius nutzen.

Bremse für ErderwärmungEinsetzbar wäre die sogenannte obenflächennahe Geothermie beispielsweise zum Heizen im Winter und zum Kühlen im Sommer. „Technisch ist die Nutzung dieser Energie kein Problem“, ist sich Blum sicher. Rund 24.000 Euro kostet eine entsprechende Investition für ein Einfamilienhaus, amortisieren kann sich die Anlage in knapp 20 Jahren.

Bei der Nutzung in größeren Bürogebäuden oder Geschäftsräumen, in denen gekühlt und geheizt wird, refinanziert sich die Investition dagegen schon nach wenigen Jahren.

„Der Vorteil dieser Wärmelösung ist die Dezentralisierung, man ist nicht mehr von herkömmlichen Heizquellen abhängig“, erklärt Blum. Den Bedarf an Gas oder Fernwärme ließe sich so senken und sogar die Emission von Treibhausgasen ließen sich reduzieren, wenn weniger Öl und Gas zum Heizen verfeuert werden, was wiederum einer weiteren Erwärmung der Städte entgegenwirken würde.

Aus Sicht des Geowissenschaftlers gibt es aber trotzdem noch Hürden. „Bisher denken städtische Versorger oft nicht sonderlich dezentral, sondern setzen lieber auf Einheitslösungen. Erfolg hätte eine Nutzung der Wärmeinseln aber nur mit intelligenten Planungskonzepten“, sagt er.

Für einen flächendeckenden Ansatz taugt die Idee allerdings nicht. Denn die nutzbaren Inseleffekte stellten die Forscher nur in Großstädten mit mehr als 300.000 Einwohner fest.

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