DaseinsvorsorgeEnergieversorgung

Städtischer Untergrund birgt nachhaltige Energie

Neuigkeiten • 18. Oktober 2013

Die Temperaturen in Großstädten liegen deutlich über denen im ländlichen Umland: Dichte Besiedlung, Flächenversiegelung, Industrie, Verkehr und fehlende Vegetation führen zu einem urbanen Mikroklima mit erhöhten Temperaturen in der Atmosphäre. Aber auch im Untergrund entstehen Temperaturanomalien, die sich lateral und vertikal ausbreiten. Das Grundwasser in urbanen Ballungsräumen hat sich in den vergangenen Jahrzehnten deutlich erwärmt. »In Karlsruhe betrug die durchschnittliche Wärmestromdichte in die oberflächennahen Grundwasserschichten im Jahr 1977 noch 759mW/m². Im Jahr 2011 waren es bereits 828mW/m²«, berichtet Juniorprofessor Philipp Blum, Leiter der Abteilung Ingenieurgeologie des Instituts für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT. »Diese Wärmemenge entspricht einem Petajoule pro Jahr, somit könnte man mindestens 18000 Haushalte in Karlsruhe nachhaltig mit Wärme versorgen.«

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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 mit Hilfe 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.

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Links:  KIT

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