Robert Klatt
Thermische Aquiferspeicher nutzen das Grundwasser für das Heizen und Kühlen von Gebäuden. Eine detaillierte Karte zeigt nun, wo in Deutschland gute Bedingungen für dieses Verfahren existieren.
Karlsruhe (Deutschland). In Deutschland entfällt etwa ein Drittel des Energieverbrauchs auf das Heizen und Kühlen von Gebäuden. Ein Großteil dieser Energie wird aus fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas und Kohle gewonnen. Unternehmen und die Wissenschaft suchen in Anbetracht des Klimawandels deshalb nach CO₂-neutralen Alternativen, wie etwa Wärmepumpen. Eine weitere klimaneutrale Möglichkeit sind thermische Aquiferspeicher, mit denen Wärme und Kälte im Grundwasser gespeichert werden kann.
Aquiferspeicher sind durch Gestein gut isoliert und verlieren deshalb kaum Wärme. In den oberflächennahen Grundwasserleitern kann warmes Wasser, das zum Beispiel per Solarthermie oder mit der Abwärme von Industrieanlagen erhitzt wurde, lange gespeichert werden. Wenn die Wärme wieder benötigt wird, kann das Wasser hochgepumpt und zum Heizen verwendet werden. Zudem eignet sich das kühle Grundwasser der Aquiferspeicher im Sommer zum Abkühlen von Gebäuden.
Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun eine detaillierte Karte von Deutschland erstellt, die Regionen mit guten Bedingungen für oberflächennahen Niedertemperatur-Aquiferspeicher (Low-Temperature Aquifer Thermal Energy Storage, LT-ATES) zeigt. Laut der Publikation im Fachmagazin Geothermal Energy analysierte das Team um Ruben Stemmle dazu hydrogeologische Daten, darunter die Strömungsgeschwindigkeit des Grundwassers, den Eisen- und Mangangehalt der Aquifere und die Produktivität der Aquifere. Der Eisen- und Mangangehalt ist relevant, weil eine zu hohe Konzentration die technischen Anlagen stören würde.
Die Wissenschaftler konnten so die bisher detaillierteste Karte zum Nutzungspotenzial der Aquiferspeicher in Deutschland erstellen. Laut der Karte bieten 54 Prozent der Landesfläche „gute“ oder „sehr gute“ Bedingungen für die Grundwasserspeicherung. Besonders gut eignen sich Regionen, in denen die Böden aus losen, porösen Gesteinen bestehen und in denen es viel, langsam strömendes Grundwasser gibt. Kaum geeignet sind hingegen Gebiete mit massivem Felsuntergrund.
Am größten ist das Potenzial laut der Karte im Oberrheingraben, im Süddeutschen Molassebecken und im Norddeutschen Becken. In diesen Bereichen sind die klimatischen Bedingungen gut und das Grundwasser befindet sich nur knapp unter der Oberfläche.
„Alles in allem zeigt unsere Studie jedoch, dass Deutschland ein großes Potenzial für die saisonale Wärme- und Kältespeicherung in Aquiferen besitzt.“
Die Nutzungsmöglichkeit des Grundwassers als Aquiferspeicher wird in Deutschland jedoch durch Wasserschutzgebiete eingeschränkt. Um die Trinkwasserförderung zu schützen, sind Aquiferspeicher in diesen Gebieten nur in Ausnahmefällen möglich. Etwa elf Prozent der „gut“ und „sehr gut“ geeigneten Flächen entfällt dadurch.
Geothermal Energy, doi: 10.1186/s40517-022-00234-2
