Wir sitzen buchstäblich auf einem ungenutzten Energie-Reservoir: Unter unseren Füßen steigt die Temperatur des Grundwassers stetig an. Diese Energie ließe sich nach Berechnungen von Wissenschaftlern am Karlsruher KIT und der ETH in Zürich im Winter zum Heizen und im Sommer zum Abkühlen nutzen. Das wirkt dann auch dem Klimawandel entgegen.

Erwärmte Grundwasserschichten vor allem unter den Städten können nach Ansicht der Forscher als bislang ungenutzte Energiequelle gute Dienste leisten. Im Untergrund unseren Siedliungen entstehen Temperaturanomalien, die sich lateral und vertikal ausbreiten. Sie nahmen in den vergangenen Jahrzehnten deutlich zu, sagen die Forscher. „In Karlsruhe betrug die durchschnittliche Wärmestromdichte in die oberflächennahen Grundwasserschichten im Jahr 1977 noch 759 Milliwatt pro Quadratmeter. Im Jahr 2011 waren es bereits 828 Milliwatt pro Quadratmeter“, berichtet Philipp Blum. Er war an den Forschungen beteiligt und ist Leiter der Abteilung Ingenieurgeologie des Instituts für Angewandte Geowissenschaften (AGW) am KIT.

In Karlsruhe: 18.000 Haushalte mit Grundwasser wärmen

„Diese Wärmemenge entspricht einem Petajoule pro Jahr, somit könnte man mindestens 18.000 Haushalte in Karlsruhe nachhaltig mit Wärme versorgen“, rechnet der Wissenschaftler vor.

Woher die Wärme im Untergrund von Städten genau kommt, hat Philipp Blum gemeinsam mit Kathrin Menberg und Axel Schaffitel vom KIT sowie Dr. Peter Bayer von der ETH Zürich untersucht. Die Wissenschaftler entwickelten ein analytisches Wärmestrom-Modell, um mögliche Faktoren wie Anstieg der Oberflächentemperaturen von versiegelten Flächen, Wärmeabgabe von Gebäuden, Abwasserkanälen und unterirdischen Fernwärmenetzen sowie der Einleitung von Kühlwässern zu untersuchen. Indem sie die vom Menschen verursachten Wärmeströme in den Untergrund der Stadt Karlsruhe modellierten, ermittelten die Forscher langfristige Trends der Wärmestromprozesse. Dabei ergab sich, dass vor allem die erhöhten Oberflächentemperaturen und die Wärmeabgabe von Gebäuden für den Wärmeanstieg im Untergrund verantwortlich sind.

Die Energie aus oberflächennahen Grundwasserschichten ließe sich beispielsweise mithilfe von Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen zum Heizen im Winter und zum Kühlen im Sommer einsetzen. Würde dieses geothermische Potenzial genutzt, ließe sich damit nicht nur ein Teil des wachsenden Energiebedarfs decken, sondern auch die Emission von Treibhausgasen reduzieren, was wiederum der Erwärmung der Städte entgegenwirken würde.

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