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Nr. 61, 10.07.2010  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE 

Warmer Boden, kühles Haus

Grundwasserleiter als Speicher für künstlich erzeugte Wärme: Diesen Ansatz loten derzeit Geologen der Uni Kiel aus.


Doktorandin Anna Jesußek untersucht mit Hilfe dieser Säulen, wie sich künstlich erhitztes Grundwasser auf Sedimente auswirken könnte. Foto: mag

Heizen durch Erdwärme ist für Experten wie Professor Andreas Dahmke, die die Grundlagen erforschen, ein alter Hut. 100 bis 200 Meter werden dabei in die Tiefe gebohrt, um das dort vielleicht zehn bis dreizehn Grad warme Grundwasser auf sieben oder acht Grad abzukühlen und mit der entnommenen Wärme Häuser zu beheizen.

Geologe Dahmke wendet sich an seinem Lehrstuhl längst anderen Aspekten der Erdwärme (genannt flache Geothermie) zu. Ausgangspunkt ist dabei die Überlegung, dass zunehmend nicht das Beheizen von Gebäuden die Probleme bereitet, sondern im Gegenteil deren Kühlung. Ein großer Verbrauchermarkt wird durch die Abwärme von Kühlgeräten und durch die Körperwärme der Kunden dermaßen aufgewärmt, dass erst bei einer Außentemperatur von drei Grad abwärts zugeheizt werden muss. Und auch moderne Einfamilienhäuser sind so gut isoliert, dass oft zu viel statt zu wenig Wärme vorhanden ist. Das gilt erst recht, wenn auf deren Dächern Solarkollektoren zur Erzeugung von Warmwasser sitzen. »So viel duschen, wie im Sommer aufgeheizt wird, kann man gar nicht«, schildert Professor Dahmke das Problem. Einen guten Teil des Jahres haben demnach also immer mehr Betreiber gewerblicher und privater Gebäude damit zu kämpfen, überflüssige Wärme kostengünstig abzuleiten. Was also, wenn einfach die Erde als Speicher für solch überschüssige Energie genutzt werden würde? Im Sommer einfach das Grundwasser aufheizen und im Winter die Wärme ganz nach Bedarf wieder abzapfen, würde die Devise lauten.

Im Konjunktiv ist diese reizvolle Idee nicht ohne Grund formuliert, denn zahlreiche damit zusammenhängende Fragen sind noch ungeklärt. Einige der wichtigsten davon hofft Professor Dahmkes Doktorandin Anna Jesußek bald beantworten zu können. Sie untersucht, welche geochemischen Prozesse sich abspielen, wenn Grundwasserleiter dauerhaft künstlich erwärmt werden.

Drei jeweils gut einen Meter hohe Säulen in ihrem Labor enthalten alle denselben Sand und werden von künstlichem Grundwasser mit Temperaturen von 25, 40 beziehungsweise 70 Grad langsam durchströmt. In wöchentlichen Abständen entnimmt die Doktorandin Proben, um die hydrochemischen Veränderungen gegenüber einer zehn Grad warmen Referenzsäule zu messen.

Hinter all dem steht nach Angaben von Anna Jesußek die Befürchtung, dass durch steigende Temperaturen möglicherweise chemische Prozesse ausgelöst werden könnten, die zu problematischen Veränderungen des Grundwassers führen. Prinzipiell, so betont Professor Dahmke, berge die Wärmespeicherung im Grundwasser wirtschaftlich »ein bedeutendes Potenzial«, das aber nur dann nutzbar sei, wenn entsprechende Risiken ausgeschlossen werden können.

Die bisherigen Ergebnisse geben allerdings keinen Anlass zu Befürchtungen. Nichts bis wenig tut sich geochemisch bei 25 und 40 Grad, größere Veränderungen zeigen sich dagegen bei 70 Grad. Dann nimmt der Säuregehalt des Wassers geringfügig ab, und auch die Menge an Nitrat-Salzen, die im Trinkwasser ohnehin ungern gesehen sind, schwindet merklich. Andererseits nimmt die Konzentration von Sulfat zu. Aussagekräftig sind diese Befunde aber nur bedingt, da bisher nur ein Sedimenttyp untersucht wurde.

Wirklich interessant könnte es werden, wenn die entsprechenden Säulenversuche mit schadstoffhaltigen Erdproben vorgenommen werden. Anna Jesußek will deshalb ihre Experimente noch mit Sedimenten wiederholen, die mit Stoffen wie Benzol verunreinigt sind. Wobei keineswegs ausgeschlossen ist, dass sogar positive Effekte eintreten. Schließlich sind beim Abbau von Schadstoffen Mikroorganismen am Werk, die ihre Tätigkeit mit steigenden Temperaturen oft intensivieren. Rein theoretisch, so sagt Dahmke, könnte damit am Ende sogar die Speicherung von Wärme in der Erde mit der Grundwassersanierung kombiniert werden. Die Wärme würde also einerseits für Heizzwecke im Grundwasser gespeichert und andererseits genutzt, um den Abbau von organischen Schadstoffen in verseuchten Bereichen voranzutreiben. »Dann wären wir wirklich einen Schritt weiter«, sagt der Geowissenschaftler und schränkt zugleich ein, dass diese Überlegungen wirklich erst ganz am Anfang stehen.

Martin Geist
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