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StartseiteForschung aktuellGrundwasserspeicher helfen beim Energiesparen08.10.2018

Effiziente KlimatechnikGrundwasserspeicher helfen beim Energiesparen

Heiz- und Kühlsysteme sind laut einer UN-Studie für 50 Prozent des gesamten menschlichen Energieverbrauchs verantwortlich. Daher suchen Wissenschaftler nach effizienteren und umweltfreundlicheren Alternativen: Grundwasserspeichersysteme haben sich bereits im Einsatz bewährt.

Von Max Brose

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Das Hotel Grand Kameha in Bonn Oberkassel (imago stock&people)
Setzt bereits auf ein umweltfreundliches Heiz- und Kühlsystem: Das Hotel Grand Kameha in Bonn (imago stock&people)
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Das Kameha Grand Hotel, eine noble Unterkunft in Bonn, verbirgt eine Besonderheit in seinem Keller. Der Technische Leiter des Hotels, Stefan Grosse, führt mich eine schmale Treppe hinunter - in einen Bereich, den die Gäste nie zu Gesicht bekommen. Als Grosse eine Stahltür öffnet, fällt der Blick auf ein Gewirr aus Alurohren, Kesseln und Ventilen– die Klimaanlage des Hotels. "Das Besondere ist hier, dass wir den Aquiferspeicher zum Kühlen und zum Heizen nehmen. Das heißt, wir fahren sozusagen die Energie im Kreislauf", sagt Stefan Grosse.

Aquiferspeicher - fünfmal so effizient

Der sogenannte Aquiferspeicher ist ein Grundwasserreservoir, das 25 Meter unter dem Hotel liegt. Sechs Pumpen fördern von dort das kühle Grundwasser in den Keller. Hier nimmt es über Wärmetauscher Wärmeenergie vom Heizungswasser auf und fließt dann zurück in den Boden. Im Sommer genüge die Kälte aus dem Grundwasser, um das Kameha Grand zu kühlen.

Im Winter wird der Wärmefluss umgekehrt und das im Sommer erwärmte Grundwasser speist Wärme in den Heizkreislauf des Hotels. Insgesamt sei die Klimaanlage dadurch fünfmal so effizient wie herkömmliche Systeme, meint Stefan Grosse: "Und natürlich ist es auch einen Umweltaspekt, weil wir natürlich gegenüber konventionellen Kühlmethoden rein für den Sommer 2016 rund 170 Tonnen CO2 einsparen konnten."

Ob und wie die umweltfreundliche Klimatechnik künftig breiter zum Einsatz kommen könnte, untersucht aktuell das Forschungsprojekt Geospeicher des Landes Baden Württemberg. Der Doktorand Paul Fleuchaus vom Karlsruher Institut für Technologie ist daran beteiligt: "Die ideale Lösung wäre eigentlich, die Wärme, die im Sommer im Überfluss vorhanden ist, für die Beheizung im Winter zu verwenden. Und Andersherum auch: Wenn es im Winter draußen kalt ist, wäre es doch schön, die Kälte, die im Überfluss vorhanden ist, auch im Sommer zu nutzen."

Grundwasseraquifere sind als Wärme- und Kältespeicher bestens geeignet, denn Wasser speichert Wärmeenergie sehr gut. Die Energie, die nötig ist, um einen Liter Wasser um ein Grad zu erwärmen, entspricht jener, die man braucht, um einen Liter Wasser 500 Meter anzuheben. Das Forschungsprojekt GeospeicherBW plant deshalb mehrere Klimaanlagen mit Anschluss an Grundwasserspeicher. Eine soll den Campus der Technischen Hochschule in Karlsruhe kühlen, eine andere im Winter eine Schwimmhalle in Hockenheim heizen.

In Deutschland noch nicht weit verbreitet

Die Anlage des Kameha-Hotels in Bonn liefert dafür wichtige Daten, weil sie bereits seit 10 Jahren erfolgreich läuft. Auch in Schweden, Belgien und den Niederlanden gibt es schon zahlreiche Installationen. In Eindhoven zum Beispiel regelt die weltweit größte Aquiferanlage die Temperaturen der technischen Universität. Verglichen mit einer konventionellen Klimaanlage spart sie jährlich 13.000 Tonnen CO2. "Besonders auffällig ist, dass eben in den Niederlanden eine erhebliche Anzahl von Systemen sich in Betrieb befindet. Dort sind es gerade ca. 2500 Aquiferspeicher. In Deutschland sind es lediglich vier im Moment", sagt Fleuchaus.

Dass die Niederlande Vorreiter bei der grundwasserbasierten Klimaanlagen sind, liegt daran, dass der Staat den Bau solcher Systeme bezuschusst. In Deutschland fehlen solche Anreize. Und viele Architekten haben noch nie von der Technik gehört. "Es gibt auch einfach Standorte in Deutschland, da ist die Technologie nicht möglich. Zum Beispiel im Bereich der Mittelgebirge", erläutert Fleuchaus. Dort müsste man viel zu tief bohren, um das Grundwasser als Wärme- und Kältespeicher nutzen zu können. Für Einfamilienhäuser lohne sich das Ganze in der Regel sowieso nicht, sagt Fleuchaus. Für Museen, Krankenhäuser, Bürogebäude oder Hotels aber mitunter schon.

Doch da die Klimaanlagen mit dem Grundwasser in Kontakt stehen, ist besondere Vorsicht geboten, meint Paul Fleuchaus. Denn das Ökosystem im Boden reagiert sensibel auf Änderungen im Grundwasser: "Generell ist zu sagen, dass das Grundwasser ein wichtiges Schutzgut ist. Vonseiten der unteren Wasserbehörden und auch der Landesbehörden wird immer ein Genehmigungsverfahren für jedes Geothermieprojekt verlangt. Und solange die Richtlinien auch eingehalten werden, kann man sagen, dass die Gefährdung für andere Nutzer minimal ist."

Bedeutung der Aquifer-Technologie wächst

Dass solche gesetzlichen Hürden für Aquiferanlagen von den Bundesländern bestimmt werden, sieht Paul Fleuchaus kritisch. Bundesweit einheitliche Richtlinien würden Architekten die Planung erleichtern, meint der Forscher. Er ist überzeugt: Die Technologie wird auch in Deutschland an Bedeutung gewinnen, weil sie große Gebäude effektiv kühlen kann. Mittlerweile ist die Kälte aus der Tiefe mitunter schon im März gefragt, weil die Frühlinge immer wärmer werden.

Ein Effekt, der auch im Kameha-Hotel in Bonn spürbar ist, bestätigt Stefan Grosse: "Der Bedarf wird höher. Und wenn man das jetzt von den letzten Jahren vergleicht, ist es sodass wir natürlich auch schon Anfang des Jahres Bedarf haben an Kälte. Das ist genauso wie das Klima: Da müssen wir uns anpassen. Was vor zehn Jahren geplant war, das muss in 20 Jahren nicht mehr passen."

Dieses Jahr kühlt die Aquiferanlage in Bonn das Hotel bisher aber ohne Probleme. Im Jahresmittel deckt sie 80 Prozent des gesamten Wärme- und Kältebedarfs des Hotelkomplexes.

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