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Potsdamer Forscher bohren nach Wärme

Heizung im Klimawandel Potsdamer Forscher bohren nach Wärme

Nach dem jüngsten Klimagipfel steht die Heizenergie ganz oben auf der Agenda der Wissenschaft. Noch vor dem Verkehr werden hier wichtige Stellschrauben für eine Einschränkung der Treibhausgas-Emissionen ausgemacht. Potsdamer Forscher wollen sich in Berlin unterhalb des Campus der Technischen Universität zu einem Wärmespeicher vorbohren.

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Ein Stadtquartier um die Technische Universität in Berlin soll künftig mit Erdwärme versorgt werden.

Quelle: GFZ

Potsdam. Ganze Stadtquartiere könnten künftig aus dem Erdreich heraus beheizt werden. Das Prinzip wirkt simpel: Ohnehin schon durch das Erdinnere erhitzte Wasser-Speicher im Untergrund werden im Sommer zusätzlich mit überschüssiger Wärme etwa aus Solar- und Blockheizkraftwerken versorgt, deponieren die Energie und sollen im Winter dann für die Versorgung von Wohnhäusern und anderen Gebäuden angezapft werden. Das Potsdamer Geoforschungszen­trum (GFZ) beginnt in diesen Tagen Bohrungen für ein großes derartiges Geothermie-Demonstrationsobjekt, genannt „Ates“, in Berlin-Charlottenburg.

Der Klimagipfel im vergangenen Dezember in Paris hat es noch einmal deutlich unterstrichen: Um die Erderwärmung zu bremsen, bedarf es einer Abkehr von fossilen Brennstoffen. „Die Hälfte aller verbrauchten Energie, ist Heizungswärme, die in aller Regel mit Gas oder Öl erzeugt wird“, sagt GFZ-Chef Reinhard Hüttl. Grund genug für die Potsdamer das Thema Geothermie zu forcieren. Eine klimafreundlichere Ressource für temperierte Gebäude ist Heizenergie im Untergrund, ergänzt durch gespeicherte Ab- oder Restwärme aus den Sommermonaten, die derzeit noch wirkungslos in der Atmosphäre verpufft. Solche Systeme würden ohne zusätzliche Treibhausgase auskommen.

In einem Berliner Stadtviertel im Bereich des Campus der Technischen Universität (TU) an der Fasanenstraße könnte das in Zukunft Realität werden. Gemeinsam mit der TU und der Universität der Künste (UdK) der Bundeshauptstadt will das GFZ hier einen Untergrundspeicher für das Anzapfen dergleichen brachliegender Ressourcen vorbereiten. Bisherige Untersuchungen würden belegen, dass bis zu 80 Prozent der dem Erdreich zugeführten Energie auch nach Monaten wieder zutage gefördert werden können, weiß Hüttl. Das aus dem Untergrund hochgepumpte Warmwasser kann direkt oder aber geringfügig aufgeheizt per Wärmetauscher für Gebäudeheizungen genutzt werden.

Bohrkerne sollen Auskunft über die Beschaffenheit des Untergrunds geben

Bohrkerne sollen Auskunft über die Beschaffenheit des Untergrunds geben.

Quelle: ICDP

Einen kleinen Vorläufer hat das Projekt bereits: Ein unter den Berliner Parlamentsbauten genutzter Speicher demonstriert seit dem Jahr 2000 zuverlässig die technische Umsetzbarkeit derartiger Energieversorgungssysteme.

Die unmittelbar bevorstehende Forschungsbohrung des GFZ wird bis zu 500 Meter tief reichen und in grundwasserführende poröse Ton- und Sandsteinschichten führen. Diese nicht für die Trinkwasserentnahme geeigneten, Aquifere genannten Depots geben in der Theorie ein ideales Speichermedium für Warmwasser ab. Sie haben neben eigenem temperierten Wasser von bis zu 30 Grad genügend Hohlräume für zusätzlich zugeführte Flüssigkeit, beugen durch Dämmung größeren Energieverlusten vor und waschen nicht übermäßig aus.

„Wir machen da jetzt die Probe aufs Exempel“, sagt Ernst Huenges, der Leiter Geothermische Energiesysteme am GFZ. Bislang gibt es nur wenige exakte Daten aus dem tiefen Untergrund Berlins. Bohrkerne der Erkundungsbohrungen sollen später für Untersuchungen im Labor entnommen werden. Ein umfangreiches Mess- und Probenentnahmeprogramm ermöglicht die geologische und hydraulische Charakterisierung des Erdreichs.

Kälte für das Scheichtum


Kilometer entfernt, in  Oman, will das Geoforschungszentrum (GFZ) ebenfalls den Klimawandel bremsen. In Kooperation mit dem Nationalen Forschungsrat des Sultanats wollen die Potsdamer ein Kühlsystem auf Basis geothermischer Energie mit Kältespeicherung im Untergrund umsetzen. Thermische Energie wird im Scheichtum hauptsächlich benötigt, um Gebäude für Menschen und Waren in einigermaßen tragbaren Temperaturen zu halten.

Per Solarenergie gekühltes Wasser soll hier im Erdreich für spätere Nutzungen gespeichert werden. Im Verhältnis zur Gluthitze an der Oberfläche gleicht der Untergrund eher einem Kühlschrank.

Die Potsdamer koordinieren das Gesamtprojekt, untersuchen die
geologischen Verhältnisse und die mögliche Einbindung des natürlichen Speichers in die Energieversorgung. Die TU kümmert sich um die Energieanlagentechnik, die UdK um die Gebäude- und Stadtquartier-Infrastruktur.

Vor Ort könnte es um den Wärmebedarf von bis zu 2000 Wohnungen und mehrerer großer Hochschul-Komplexe gehen. Eingebunden würde unter anderem auch die gemeinsame Universitätsbibliothek von TU und UdK in der Fasanenstraße. Der Speicher könnte eine Kapazität von bis zu zehn Gigawattstunden haben, was einem Energiegehalt von einer Million Liter Öl entspricht.

Ziel des durch das Bundeswirtschaftsministerium mit knapp drei Millionen Euro geförderten Vorhabens ist letztlich die Entwicklung einer standortunabhängigen Blaupause, die prinzipiell auch für Depots an anderer Stelle geeignet wäre. „So etwas könnte im Prinzip ­  auch in Potsdam umgesetzt werden“, so Huenges. Die Forschungsbohrung würde nach rund sechs Monaten zu verwertbaren Ergebnissen führen. Der Zeitkorridor bis zu ersten Anwendungen müsste aus Sicht der Geologen nicht übermäßig lang sein. „Man sollte mit einiger Anstrengung ein solches Projekt in nicht viel mehr als einem Jahr durchziehen können“, gibt sich Huenges mit Blick auf die unterirdische Speichertechnologie optimistisch.

Ein anderes Geothermie-Projekt in der Region, das den weiteren Klimawandel mittels Energie aus dem Untergrund aufhalten soll, will das GFZ ebenfalls weiter ­vorantreiben. Das vorgesehene Geothermie-Kraftwerk in Groß Schönebeck (Barnim) soll möglicherweise eine dritte bis in 4,5 Kilometer Tiefe reichende Bohrung zur Entlastung erhalten. Tonnenschwere mineralische Ablagerungen in der Tiefe hatten die Versuchsanlage vorläufig lahmgelegt.

Von Gerald Dietz

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