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Aquiferspeicher: Klimaneutrale Wärmeversorgung für Quartiere

Stand: Dezember 2022
Grafik, Fläche Deutschlands sowie Symbol eines Hauses mit Rohren, die ins Erdreich führen, dazu der Text "Aquiferspeicher: 54% der Fläche gut nutzbar".

Bisher werden Aquiferspeicher in Deutschland kaum genutzt, dabei können sie einen Beitrag zum Klimaschutz leisten – das hat jüngst eine Studie des Karlsruher Instituts für Technologie belegt.

Mehr als 30 Prozent des bundesweiten Endenergieverbrauchs gehen auf das Heizen und Kühlen von Gebäuden sowie die Bereitstellung von Warmwasser zurück. Für das Karlsruher Institut für Technologie ist klar: Thermische Aquiferspeicher haben großes Potential, zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung beizutragen.

Aquiferspeicher sind natürliche, unterirdische Speicher innerhalb von Gesteinsschichten. Aquifer bezeichnet dabei eine Erdschicht, die Grund- oder Mineralwasser enthält. Die wasserführenden Ebenen in der Tiefe können thermische Energie speichern. Diese kann durch Bohrung effektiv erschlossen werden – eine Kombination mit Wärmenetzen und Wärmepumpen ist einfach umsetzbar.

Studie belegt Treibhausgas-Einsparpotenzial

Sommerliche Abwärme kann beispielsweise in einer Bohrtiefe von 280 Metern und die Kälteerträge aus dem Winter 60 Meter tief gespeichert werden – die umgebende Gesteinsschicht wirkt dabei isolierend. Je nach Bedarf und Jahreszeit kann die Kälte bzw. Wärme dem Speicher entnommen werden. Als besonders effizient haben sich oberflächennahe Niedertemperatur-Aquiferspeicher erwiesen: Die Temperatur des Wassers ist kaum höher als die der Umgebung – während der Speicherung geht also nur wenig Wärme verloren.

Berechnungen der Studie ergeben, dass bis zu 75 Prozent der für gängige Heizmethoden benötigten Energie eingespart werden kann. Eine Investition in die nachhaltige Speicherung könnte sich auch in Anbetracht des steigenden Kühlbedarfs lohnen.

Für die Nutzung sind unterschiedliche hydrogeologische und hydrothermische Gegebenheiten wie etwa die Geschwindigkeit der Grundwasserströmung entscheidend. Für die saisonale Wärme- und Kältespeicherung in unterirdischen Gesteinsschichten sind hierzulande drei Gebiete besonders geeignet: Das Norddeutsche Becken, der Oberrheingraben und das Süddeutsche Molassebecken.

Prognosen rechnen mit Anstieg bei der Aquiferspeicherung

54 Prozent der Fläche Deutschlands sind für Niedertemperatur-Aquiferspeicher gut oder sehr gut geeignet. Allerdings: In Wasserschutzgebieten sind Aquiferspeicher bisher nur eingeschränkt zulässig, dadurch fallen nach heutigem Stand elf Prozent der sehr gut oder gut geeigneten Flächen weg. Darüber hinaus prognostiziert das Forschungsteam, dass die sehr gut oder gut geeigneten Flächen für den Zeitraum 2071 bis 2100 voraussichtlich weiter um 13 Prozent wachsen werden.

Bislang ist diese Form der Speicherung in Deutschland nur in zwei Gebäudekomplexen – in Bonn und in Rostock – in Betrieb. Wirtschaftlich ist die große Aquiferspeicherung vor allem für große Gebäude oder Wohnsiedlungen mit Nahwärmenetzen sinnvoll – eine ideale Quartierslösung. Vorreiter sind die Niederlande: Hier sind 85 Prozent der weltweit rund 2800 installierten Aquiferspeicher verbaut.

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