Studie: Tiefgaragen erwärmen das Grundwasser

Automotoren heizen durch ihre Abwärme Tiefgaragen derart auf, dass die Wärme über den Boden ins Grundwasser gelangt. Dabei geht allein in Berlin so viel Energie ins Grundwasser über, dass damit 14.660 Haushalte mit Wärme versorgt werden könnten. Das hat ein Team der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Basel herausgefunden. Den Forschenden zufolge könnte diese Erwärmung auf Dauer die Qualität des Grundwassers beeinträchtigen. In ihrer Studie im Fachjournal "Science of The Total Environment" schlagen sie auch eine Lösung vor: Mit Geothermie und Wärmepumpen könnte die Wärme dem Boden entzogen und sogar genutzt werden.

Die Forschenden untersuchten die Temperatur in 31 Tiefgaragen in verschiedenen Städten in Deutschland, Österreich und der Schweiz. In sechs von ihnen konnten sie zudem die Temperatur des Grundwassers in der direkten Umgebung messen. So ließ sich für alle Standorte ein Wärmeprofil erstellen. Die Untersuchungen ergaben, dass Tiefgaragen über das gesamte Jahr betrachtet das Grundwasser erwärmen. Den größten Einfluss hatten dabei das Verkehrsaufkommen in den Tiefgaragen, ihre Nähe zum Grundwasser und die vorherige Grundwassertemperatur. "Da öffentliche Tiefgaragen häufig tiefer sind und mit kürzeren Standzeiten genutzt werden, erwärmen sie das Grundwasser stärker als private Anlagen", sagt der Geowissenschaftler Maximilian Noethen von der MLU.

Die überschüssige Wärme im Boden könnte dem Team zufolge mithilfe von Geothermie und Wärmepumpen genutzt werden. "Der Vorteil davon wäre, dass dem Grundwasser Energie entzogen wird und es so abkühlt.", sagt Noethen. Anhand von Modellierungen für 5.040 Tiefgaragen in Berlin berechnete das Team die Grundwassererwärmung durch Tiefgaragen für die Stadt. Da in den zentralen Bezirken der Hauptstadt viele Tiefgaragen im oder nahe am Grundwasser liegen, wird dort besonders viel Wärme an das Grundwasser abgegeben. Rund 0,65 Petajoule Energie kommen den Berechnungen zufolge jährlich in Berlin zusammen. Damit könnten theoretisch etwa 14.660 Haushalte mit Wärme versorgt werden. "Natürlich reicht allein die Wärme aus dem Grundwasser nicht aus, um den Wärmebedarf einer Stadt wie Berlin oder gar eines Landes wie Deutschland zu decken. Auch ist das Temperaturniveau des oberflächennahen Grundwassers nicht hinreichend, um ohne Wärmepumpe zu heizen.  Aus früheren Arbeiten wissen wir jedoch, dass das Potenzial für Geothermie deutlich darüber hinaus geht und sie einen wesentlichen Anteil an einer nachhaltigen Wärmeversorgung haben könnte", sagt Prof. Dr. Peter Bayer vom Institut für Geowissenschaften und Geographie der MLU.

Die Grundwassertemperatur steigt seit Jahrzehnten infolge der globalen Erwärmung an. In Städten wird dies durch dichte Bebauung, Versiegelung, fehlende Vegetation sowie direkte Wärmeeinstrahlung aus Tunneln und Tiefgaragen verstärkt. Da die Organismen im Grundwasser an konstante Temperaturen angepasst sind, könnte sich so auch die Artenzusammensetzung verändern. "Dadurch könnte sich auch die Qualität des Grundwassers verändern, aus dem wir große Teile unseres Trinkwassers beziehen. Diese Entwicklung gilt es durch vielfältige Maßnahmen zu kontrollieren", so Bayer abschließend.

Die Studie wurde gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) und das Margarete von Wrangell-Programm des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg.

Studie: Noethen M. et al. Thermal impact of underground car parks on urban groundwater. Science of The Total Environment (2023). doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.166572