Vor allem in den Großstädten herrscht bekanntlich extremer Platzmangel. Deshalb wird dort nicht nur kräftig in die Höhe gebaut, sondern auch in die Tiefe. Häufig werden diese Bereiche dann als Parkplatzflächen genutzt: Der Untergrund vieler Städte ist dadurch mittlerweile in einem teils gigantischen Ausmaß von Tiefgaragen geprägt. Diese Räume werden durch die Abwärme der Automotoren erheblich aufgeheizt, sodass sie in der Regel einige Grad wärmer sind als der umgebende Untergrund. Es ist somit davon auszugehen, dass sie eine Rolle bei den seit Jahrzehnten steigenden Grundwassertemperaturen in den Stadtbereichen spielen.
Der Erforschung dieses Aspekts haben sich nun die Wissenschaftler um Maximilian Noethen von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) genauer gewidmet. Sie untersuchten dazu die Temperatur in 31 Tiefgaragen in verschiedenen Städten in Deutschland, Österreich und der Schweiz. In sechs von ihnen erfassten sie zudem die Temperatur des Grundwassers in der direkten Umgebung der Anlagen. So ließ sich für die Standorte ein Wärmeprofil erstellen, das Rückschlüsse auf die Wärmewirkung der Tiefgaragen ermöglichte.
Der Wärmewirkung auf der Spur
Wie das Team berichtet, verdeutlichten ihre Ergebnisse dabei zunächst grundsätzlich, dass über das gesamte Jahr hinweg eine Erwärmung des Grundwassers erfolgt. Was das Ausmaß betrifft, konnten die Wissenschaftler dabei nun auch die Bedeutung wichtiger Faktoren genauer dokumentieren: Den größten Einfluss hatte demnach das Verkehrsaufkommen in den Tiefgaragen. “Da öffentliche Tiefgaragen häufig tiefer sind und mit kürzeren Standzeiten genutzt werden, erwärmen sie das Grundwasser stärker als private Anlagen”, sagt Noethen. Daneben spielen aber auch die Nähe zum Grundwasser und die vorherige Grundwassertemperatur eine wichtige Rolle bei der Wirkung, erklärt der Geowissenschaftler.
Am genauesten untersuchte das Team den Effekt der Tiefgaragen auf das Grundwasser im Fall Berlins. Sie integrierten dort alle bekannten Parameter in ein Modell zur Gesamtwirkung der insgesamt 5040 Tiefgaragen der Großstadt. Wie die Forschenden berichten, wurde dort eine besonders intensive Wirkung deutlich. Denn in den zentralen Bezirken liegen viele Tiefgaragen im oder nahe am Grundwasser, wodurch besonders viel Wärme an das Medium abgegeben wird. Konkret ergaben ihre Berechnungen: Jährlich werden in Berlin rund 0,65 Petajoule Energie von den unterirdischen Anlagen an die Umgebung übertragen. Zur Einschätzung dieser Größenordnung schreiben die Wissenschaftler: Theoretisch könnten damit etwa 14.660 Haushalte mit Wärme versorgt werden.
Energiegewinnung und Erhalt der Wasserqualität
Genau darin sehen die Forschende nun auch die Nutzungsmöglichkeit des erwärmten Grundwassers: Es könnte durch Verfahren der Geothermie genutzt werden. Das Wärmepotenzial des Grundwassers allein reicht zwar nicht zum Heizen aus. Doch durch das Verfahren einer „Hochtransformation“ über Wärmepumpen ist dies möglich. “Natürlich reicht die Wärme aus dem Grundwasser nicht aus, um den Wärmebedarf einer Stadt wie Berlin oder gar eines Landes zu decken. Aus früheren Arbeiten wissen wir jedoch, dass Geothermie einen wesentlichen Anteil an einer nachhaltigen Wärmeversorgung haben kann”, sagt Seniorautor Peter Bayer von der MLU.
