Energie schlummert auch unter den Städten

Eine Großstadt verbraucht täglich viel Energie. Es wird Strom in den Gebäuden von Unternehmen, zum Beispiel für Geräte in den Büros und Antriebsmotoren in den Werkstätten, Außenbeleuchtung und Lichtwerbung, gebraucht. Dazu kommt die Energie für die Heizung im Winter und für eine Kühlung, durch Klimaanlagen, im Sommer. In Privathaushalten sind es Elektroherde, Waschmaschinen, Fernsehgeräte und Computer, die besonders viel Strom verschlingen. Auf der Straße sind es die Straßenbeleuchtung und die Ampelanlagen und Fahrzeuge, die ständig nicht wenig Strom verlangen. Experten, des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH), erforschten das Volumen der Energiereserven unter der Stadt. Sie ermittelten, dass der erforderliche Strombedarf durch unterirdische Wärmevorkommen gedeckt werden könnte.

Wer die Temperatur des Bodens unter einer Großstadt mit der im ländlichen Raum vergleicht, stellt große Unterschiede im Wärmeaufkommen fest. Die Bebauung der meist versiegelten Flächen innerhalb einer Stadt sind meist dicht. Industrieanlagen und der Straßenverkehr, begünstigen das Mikroklima unter der Stadt und in der Atmosphäre darüber. Die Auswirkungen: Die Bodenaktivität und damit die Bodentemperatur steigt. Dort, wo eine ausreichende Begrünung, durch Gärten, Bäume und Sträucher, die zu einem Klimaausgleich beitragen, fehlt, sind besonders hohe Temperaturen im Boden zu verzeichnen..

Wie sich die Temperaturschwankungen auswirken

Im Untergrund der Städte entstehen ungewöhnlich hohe Temperaturen. Diese breiten sich in jede Richtung aus und schwanken örtlich gravierend, stellte Professor Philipp Blum fest. Er leitet die Abteilung Ingenieurgeologie des Instituts für Angewandte Geowissenschaften (AGW). Er betont weiter, die Folge sei zum Beispiel, dass sich das Grundwasser unter den Ballungsräumen in den vergangenen Jahren deutlich erwärmt hat. Es wird berichtet, dass im Jahr 1977 die durchschnittliche Wärmestromdichte in den oberflächennahen Grundwasserschichten in Karlsruhe 755 Milliwatt pro Quadratmeter betrug. Die Ergebnisse für 2011: Die Erwärmung steigerte sich bis auf 828 Milliwatt. Für die Umwelt ist diese Wärme nicht förderlich. Deshalb wird überlegt, wie sie verringert, und/oder genutzt werden kann. Rechnerisch könnten, so wird von den Experten geschätzt, mit dieser Wärmemenge von etwa einem Petajoule pro Jahr, wenigstens 18.000 Privathaushalte mit Wärme versorgt werden.

Woher kommt die Erderwärmung unter den Städten?

Verbraucher fragen sich: Woher kommt die Wärme im Untergrund von Städten? Die Antwort liefern die Wissenschaftler Philipp Blum, Kathrin Menberg , Axel Schaffitel und Dr. Peter Bayer. Sie entwickelten ein analytisches Wärmestrom-Modell. Mit diesem können sie mögliche Faktoren, die den Anstieg der Oberflächentemperaturen begünstigen, ermitteln. Gleichzeitig wird untersucht, welche Auswirkungen die Einleitungen von Kühlwasser auf die versiegelten Flächen und die Wärmeabgabe von Gebäuden, die Abwasserkanäle und unterirdischen Fernwärmenetze hat. Die Forscher können die künstlich erzeugten Wärmeströme in den Untergrund von Karlsruhe simulieren. So ermitteln sie langfristige Trends der Wärmestromprozesse. Durch die Erprobung am Modell ergab sich, dass die erhöhten Oberflächentemperaturen durch die Wärmeabgabe von Gebäuden für den Wärmeanstieg unter der Stadt verantwortlich ist.

Wie ließe sich die Wärme unter den Städten nutzen?

Wer eine Wärmequelle findet, ist früher oder später daran interessiert sie auch zu nutzen. Denkbar ist es, so die Wissenschaftler, die Energie von Grundwasser, dass der Oberfläche nahe ist, als Erdwärme oder Grundwasserwärme hochzupumpen. Nach der Speicherung kann es zum Heizen oder Kühlen von Räumen genommen werden. Die Nutzung der Grundwasserwärme kann zusätzliche bewirken, dass die der Erwärmung der Erde unter den Städten reduziert wird. Gleichzeitig wird der Entwicklung von Treibhausgasen entgegen gewirkt.