Die Klimaerwärmung betrifft nicht nur Böden und Meere, sie betrifft auch das Grundwasser. Ein Projekt untersucht, wie groß die weltweiten Potenziale für Heizzwecke insbesondere in Ballungsräumen sind.
Mit den Technologien der oberflächennahen Geothermie, wie hier Erdwärmepumpen, könnte man die Potenziale des Wärmerecyclings nutzen.
Frank Urbansky
Die Nutzung von Grundwasser zu Heizwecken mittels Wärmepumpe ist technisch ausgereift und schon lange in der Praxis etabliert. "Kleinere Anlagen sind unter der Bezeichnung Saug- und Schluckbrunnen bekannt und basieren auf dem gleichen Prinzip. Allerdings wird hier nur Energie dem Grundwasser entzogen und nicht gespeichert", beschreibt Springer-Vieweg-Autor Johannes Goeke in seinem Buchkapitel Sensible thermische Speicher im Quartier auf Seite 370 das technische Prinzip.
Dabei könnte man sich in Zukunft ein Phänomen zunutze machen: Die Klimaerwärmung betrifft nicht nur Böden und Meere, sondern auch das Trinkwasser. Besonders in Ballungsräumen können die Unterschiede bis zu 8 °C und mehr vom Grundwasser zur Bodentemperatur betragen.
Wärme reicht bis 2099
Ein internationales Forschungsteam hat die Erdwärme in urbanen und ländlichen Regionen untersucht. Bei 50 Prozent der untersuchten Standorte habe sich so viel Wärme angesammelt, dass damit bis zum Jahr 2099 bis zu 97 Prozent der Regionen in Nordamerika, Europa und Australien ihren jährlichen Heizbedarf decken könnten, so die Forscher. Eine von ihnen ist die Umweltwissenschaftlerin Susanne Benz. Sie ist Postdoc an der Dalhousie University und wechselt im Herbst ans Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Für die Tests wurde die Temperatur von 8000 Grundwasserquellen weltweit gemessen. "Selbst in ländlichen Regionen ist das Grundwasser zu warm", so Benz in einem Interview mit radio1. Zwar gebe es keine absolute Grundwassertemperatur. Man könne sie aber mit Temperaturen in der Umgebung vergleichen. Und so sei zu verzeichnen, dass etwa die Grundwassertemperatur im Berliner Zentrum 8 bis 9 °C wärmer sei als in den Vororten. In kleineren Orten würde die Differenz hingegen nur bis zu 2 °C betragen. Dies sei alles zusätzliche Energie, die bisher nicht beachtet würde und mit der man nicht mehr achtlos umgehen dürfe.
Wärmpumpen entscheidende Technologie
Die Förderung dieser Potenziale wäre technisch mit Wärmepumpen möglich. Sie pressen das Grundwasser zusammen und erhitzen es dadurch auf die nötigen Betriebstemperaturen für Heizung oder Warmwasser. Der Vorteil bei der Nutzung ist, dass im Gegensatz zu klassischer Geothermie nur Bohrungen bis zur Tiefe des Grundwassers nötig sind. Dieses liegt meist nur wenige Meter unter der Erde. Neben der direkten Nutzung des Grundwassers, das abgekühlt und verlustfrei wieder zurückgeführt wird, ist zudem eine Nutzung mittels Wärmeübertragern möglich. Auch hier wird das Grundwasser entsprechend abgekühlt.
In der Abkühlung des Grundwassers sieht Benz auch einen weiteren Vorteil: "Die Erwärmung des Grundwassers beeinträchtigt dessen Qualität, was sich wiederum auf Lebewesen in Seen und Flüssen auswirkt. Zudem ist das Trinkwasser zu warm und muss extra behandelt werden."
Bisher wird dies von der Wissenschaft nicht als Problem gesehen. "Die Erwärmung bzw. Abkühlung des Grundwassers um wenige Grad Celsius wirkt sich somit nur unwesentlich auf die Wasserbeschaffenheit und Ökosystemfunktionen aus. Eine Temperaturschwankung von ±6 Kelvin relativ zur unbeeinflussten Grundwassertemperatur gilt als vertretbar", erklären die Springer-Spektrum-Autoren Lena Eggeling und Jochen Schneider in ihrem Buchkapitel Auswirkungen der Grundwasserbeschaffenheit auf Bau und Betrieb Oberflächennaher Geothermieanlagen auf Seite 291.