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.