Kühlen und heizen mit Grundwasserspeichern

Wer wün­scht sich in diesem Reko­rd­som­mer 2018 kein gekühltes Heim oder Büro? Aber Kli­maan­la­gen kosten eine Menge Energie und sind damit alles andere als umwelt­fre­undlich. Energies­parende Alter­na­tiv­en analysieren Forscherin­nen und Forsch­er des Pro­jek­ts GeoSpeicher.bw, das vom Karl­sruher Insti­tut für Tech­nolo­gie (KIT) koor­diniert wird. Die Wis­senschaftler unter­suchen zum Beispiel das Spe­ich­ern und spätere Wiederabrufen von Wärme und Kälte in unterirdis­chen wasser­führen­den Schicht­en – den soge­nan­nten Aquiferen.

In einem neuen Pro­jekt evaluieren sie die Effek­tiv­ität ein­er der größten aquifer-gebun­de­nen Geot­her­miean­la­gen in Europa und der einzi­gen dieser Art in Deutsch­land. Seit 2009 ver­sorgt ein unterirdis­ch­er Aquifer­spe­ich­er das Hotel Kame­ha Grand und zwei Bürokom­plexe am „Bon­ner Bogen“, einem neu entwick­el­ten, gewerblich genutzten Are­al am Rhein­ufer, umweltscho­nend mit Kälte im Som­mer und Wärme im Win­ter. „Die Anlage übern­immt bis zu 80 Prozent der Wärme- und Käl­tev­er­sorgung der Gebäude mit ein­er Gesamt­fläche von rund 60.000 Quadrat­metern“, berichtet Stef­fen Große von der ver­ant­wortlichen Betreiberge­sellschaft Eco­V­i­sio GmbH. Gegenüber ein­er kon­ven­tionellen Energiev­er­sorgung spart diese Geot­her­miean­lage jährlich rund 1.700 Megawattstun­den Energie sowie 400 Ton­nen CO2 ein.

Kon­ven­tionelle Erd­wärmepumpen erfreuen sich in Deutsch­land zunehmender Beliebtheit. Rund 350.000 dieser Anla­gen sind derzeit vor allem in Neubaut­en instal­liert. „Diese Erd­wärmepumpen wer­den über­wiegend zum Heizen im Win­ter einge­set­zt“, sagt Pro­fes­sor Philipp Blum vom Insti­tut für Ange­wandte Geowis­senschaften (AGW) des KIT. „Aquifer­spe­ich­er hinge­gen leis­ten bei­des: Kühlen im Som­mer und Heizen im Win­ter“, betont er. Paul Fleuchaus, Dok­torand am AGW, fügt an: „Bei Neubaut­en hat in Deutsch­land kaum jemand die viel­seit­i­gen Möglichkeit­en der Energiev­er­sorgung durch Aquifer­spe­ich­er im Blick. In den Nieder­lan­den ist das anders“, sagt er. „Dort sind schon mehr als 2.800 dieser Anla­gen erfol­gre­ich in Betrieb.“ Auf­grund der großen Kapaz­ität eignen sich Aquifer­spe­ich­er nach Ein­schätzung der Forsch­er aus wirtschaftlich­er Sicht vor allem für große Gebäude, wie Museen, Kranken­häuser, Büros oder Hotels. Auch für zusam­men­hän­gend geplante Wohn­sied­lun­gen kom­men Aquifer­spe­ich­er in Kom­bi­na­tion mit Nah­wärmenet­zen in Frage. In den Nieder­lan­den wird die Tech­nik zudem beispiel­sweise für indus­trielle Kom­plexe wie Gewächshäuser oder Rechen­zen­tren genutzt. Die Berech­nun­gen der Wis­senschaftler zeigen: Ein „Return on Invest­ment“ wird bei Aquifer­spe­ich­ern oft­mals schon nach zwei bis zehn Jahren erreicht.

„Wir gehen davon aus, dass der Energiebe­darf für Kli­maan­la­gen bis zum Jahr 2100 um das 33-fache ansteigt“, rech­net Paul Fleuchaus vor. „Der aktuelle Zusam­men­bruch des Elek­triz­ität­snet­zes in Teilen von Kali­fornien zeigt, dass das wed­er mit den beste­hen­den Net­zen noch mit den herkömm­lichen Energi­eträgern zu stem­men ist“, sagt er. Um Alter­na­tiv­en aufzuzeigen, wer­den die rein tech­nis­chen Analy­sen im Pro­jekt GeoSpeicher.bw von Stu­di­en zur öffentlichen Akzep­tanz und der aktuellen Geset­zes­lage begleit­et. „Am Beispiel der Nieder­lande haben wir fest­gestellt, dass eine enge Zusam­me­nar­beit zwis­chen Behör­den, Wis­senschaftlern, der Öffentlichkeit sowie Anbi­etern zukun­ftsweisender Energi­etech­nik enorm zielführend ist“, so Fleuchaus.