Erneuerbare Energien bei Google bevorzugen
Mit einer neuen Technik wollen die Münchener Stadtwerke (SWM) die Wärmewende in der Metropole weiter vorantreiben. Derzeit wird an der Kita „Haus für Kinder“ in Pasing eine Pilotanlage für ein innovatives Wärmepumpensystem installiert, das nur noch einen Brunnen benötigt anstatt zwei. Das senke nicht nur die Kosten, es vereinfache und beschleunige die Wärmewende gerade im städtischen Umfeld erheblich, heißt es in einer Presseinformation der beteiligten Institutionen.
Platzprobleme für Grundwasserwärmepumpen
Wie die meisten Städte setzen auch die Bayern auf eine Mischung aus Fernwärme und Wärmepumpe. Laut SWM sind die hydrogeologischen Voraussetzungen im Münchener Untergrund optimal für Grundwasserwärmepumpen. Das Problem ist der Platz: In München ist rund ein Drittel der städtischen und privaten Grundstücke zu klein für die benötigten zwei Brunnenbohrungen für Wasserzu- und -ablauf – ein Problem offenbar nicht nur in München.
Vier Bausteine für eine soziale Wärmewende
Hier setzt das an der TU München entwickelte Einbrunnen-System an. Es übertrage das bisher vor allem in geklüfteten wasserführenden Schichten oder Aquiferen mit geringdurchlässiger Trennschicht erprobte Einbrunnen-Konzept in hochdurchlässige, homogenere Aquifere wie die Münchner Schotterebene, heißt es in der Mitteilung. Gleichzeitig entwickelten die Forschenden eine Methode zur Potenzialeinschätzung dieses Systems. Das Ergebnis: Im Münchner Stadtgebiet besteht ein gutes technisches Potenzial. „Mit dem Einbrunnen-System eröffnen wir die Chance, Grundwasserwärmepumpen für einen deutlich größeren Kreis umsetzbar und finanzierbar zu machen – und damit die Wärmewende als Ganzes spürbar zu beschleunigen“, sagt Karin Thelen, SWM Geschäftsführerin Regionale Energiewende. Die Technik könne über München hinaus als Impulsgeber dienen, insbesondere abseits der bestehenden Fernwärmeinfrastruktur.
Ein Brunnen reicht
Normalerweise benötige eine Grundwasserwärmepumpe zwei Brunnen, hieß es weiter: Über einen wird das Grundwasser entnommen, über den zweiten wird das Wasser in den Untergrund zurückgeleitet. Damit sich die Brunnen nicht „kurzschließen“, müssen sie einen gewissen Mindestabstand haben.
13.000 solarthermische Kollektoren machen Leipziger Fernwärme nachhaltiger
„Die Besonderheit unseres Systems liegt darin, dass Entnahme und Wiedereinleitung des Grundwassers über einen einzigen Brunnen erfolgen“, sagt Kai Zosseder, Lehrstuhl für Hydrogeologie an der TU München. Eine innen liegende Abdichtung verhindere, dass gekühltes Wasser im Brunnen direkt wieder in die Entnahmezone zurückströmt, so Zosseder. „Die relativ hohe natürliche Fließgeschwindigkeit im Grundwasser verhindert, dass das auch nicht großräumiger im Grundwasserleiter passiert.“
SWM
Dadurch könne eine Grundwasserwärmepumpe auch dort umgesetzt werden, wo herkömmliche Systeme aufgrund begrenzter Platzverhältnisse oder eingeschränkter Zugänglichkeit bisher nicht umsetzbar waren, so die Beteiligten. Zudem wird der Bau deutlich weniger aufwändig und günstiger: In Summe ist laut SWM das Einbrunnen-System rund ein Drittel günstiger als die Variante mit zwei Brunnen.
Zwei verschiedene Systeme werden getestet
Im Pilotprojekt werden derzeit die Brunnen gebohrt. „Auf dem Gelände der Kita errichten wir zwei verschiedene Einbrunnen-Systeme, wobei jedes einzelne deren Bedarf decken kann“, erklärt SWM-Projektleiter Manuel Gossler. So soll ermittelt werden, welche Bauweise besser geeignet und in der Praxis einfacher umzusetzen ist. „Bei dem einen System gibt es innerhalb der Bohrung zwei parallel angeordnete Rohre für Entnahme und Einleitung des Wassers“, erklärt Gossler. Die zweite Ausbauvariante sei ein Rohr-in-Rohr-System, das etwas platzsparender sei und auch bei kleineren Bohrdurchmessern zum Einsatz kommen könne.
Vorbild? Europas größte Flusswasser-Wärmepumpe
Die Probeläufe werden überwacht, um eine wissenschaftlich fundierte Bewertung der Systeme zu ermöglichen, hieß es weiter. Neben den Temperatur- und Wasserstandssensoren in den Brunnen sollen dabei auch Temperaturmessketten in den Grundwassermessstellen zur tiefenaufgelösten Temperaturüberwachung zum Einsatz kommen. Zusätzlich sind Tracertests geplant, um die Hydraulik der Einbrunnen-Systeme detailliert überprüfen zu können, also die Interaktion der Anlagen mit der wasserführenden Schicht. Diese Tests werden nach Fertigstellung der Einbrunnen-Systeme im Laufe des Jahres 2026 stattfinden. Die Gesamtinbetriebnahme erfolgt mit Abschluss der Umstellung des Heizungssystems im Jahr 2027. Danach wird die Anlage dann als Gesamtsystem im Betrieb bis 2029 begleitend weiter untersucht.
Baureferentin Jeanne-Marie Ehbauer sieht in diesem Pilotprojekt großes Potenzial. Da die Systemleistung des Einbrunnen-Systems optimal auf kleine bis mittlere Gebäude zugeschnitten sei, ergebe sich ein breites Einsatzspektrum. „Von Kindertagesstätten und kleinen Schulen über Bezirkssportanlagen bis hin zu Feuerwachen und Betriebsbauten – städtische Gebäude dieser Größenordnung könnten perspektivisch mit dem System eine nachhaltige Wärmeversorgung bekommen“, so Ehbauer.
