Tunnel als Wärmequelle nutzen – eine nachhaltige Lösung
Wärme aus U-Bahntunneln als effiziente Energiequelle für Städte – eine umweltfreundliche Alternative zur konventionellen Heizung.
Im Tunnel an der Haltestelle Fasanenhof haben Forscher bereits untersucht, wie die Wärme genutzt werden kann.
Foto: Helena Dolderer/dpa
U-Bahnen fahren regelmäßig durch die Tunnel im Land – und bringen dabei viel Wärme mit sich. Normalerweise geht diese Wärme durch Lüftungsschächte verloren. Die Möglichkeit, diese Wärme zu nutzen, wurde bereits vor einigen Jahren von Forschern der Universität Stuttgart untersucht. Der Stuttgarter Stadtbahntunnel für die Linie U6 an der Haltestelle Fasanenhof diente als Testobjekt.
Christian Moormann vom Institut für Geotechnik war damals mit seinem Team für das Pilotprojekt verantwortlich. In den Tunnelwänden verlegten sie dazu Temperatursensoren und Kunststoffleitungen. «Das sind Absorbersysteme, wie wir sie im Grunde von Fußbodenheizungen kennen», sagt Moormann. Das Wasser in diesen Absorberleitungen nimmt die Umgebungstemperatur auf, eine Wärmepumpe erhöht die Wassertemperatur weiter.
Pariser Metro beheizt 20 Wohnungen
So läuft es etwa in Paris. Die Wärme aus einem Tunnel der Metro landet mittels Wärmepumpe in einem Haus mit 20 Wohnungen. Rund ein Drittel des Heizbedarfs des Gebäudes werden so nach Angaben des staatlichen Bahnunternehmens RATP und der Wohnungsgesellschaft Paris Habitat im Schnitt abgedeckt. Darüber hatte bereits der «Tagesspiegel» berichtet.
Was in Paris funktioniert, hat Fachleuten zufolge auch hierzulande Potenzial – insbesondere in großen Städten: «Die Wärmenachfrage ist bezogen auf die Fläche wahnsinnig hoch», sagt Sebastian Blömer vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu). Wärmequellen für eine möglichst klimaneutrale Wärmeversorgung zu finden, sei nicht einfach.
Mindestens zehn Grad in U-Bahnhöfen
Laut Blömer spielt hier lokale Abwärme eine Rolle – also die Wärme, die bei technischen Maschinen oder in Prozessen als Nebenprodukt entsteht. Gemeinsam mit dem Institut für ökologische Wirtschaftsforschung in Berlin haben er und sein Team 2023 berechnet, wie viel Abwärme im Berliner U-Bahnnetz erzeugt wird.
Zusammenfassung: Jährlich entstehen im gesamten U-Bahnnetz etwa 460 Gigawattstunden Abwärme, was vier Prozent des Fernwärmebedarfs der Stadt entspricht. Laut Studie übertrifft diese Menge die Abwärme, die in der Industrie (340 Gigawattstunden) oder in Rechenzentren (120 Gigawattstunden) in Berlin erzeugt wird.
Der Umweltforscher erklärt, dass die Erdwärme ein Grund dafür ist. Dadurch sinkt die Temperatur in den Bahntunneln selbst im Winter nicht unter etwa zehn Grad. Außerdem entsteht Abwärme durch Reibung beim Bremsen und Beschleunigen der Züge.
Moormann: «technisch machbar»
Blömer sagt, dass die Wärme auch über große Ventilatoren gewonnen werden kann. Diese können die warme Tunnelluft absaugen und die Wärme über einen Wärmetauscher auf Wasser übertragen. So läuft es zum Beispiel an einem stillgelegten Bahnhof in London: Seit 2020 wird die Abwärme aus dem U-Bahntunnel in ein lokales Wärmenetz eingespeist, wie die Stadt angibt. Dadurch werden rund 1.300 Haushalte mit Heizluft und Warmwasser versorgt.
Auch in Österreich und der Schweiz gibt es Beispiele. Das Pilotprojekt in Stuttgart zwischen 2010 und 2015 wurde nach Ablauf jedoch eingestellt, wie Moormann erklärt. Die Messungen haben gezeigt, dass die Nutzung der Wärmeenergie technisch möglich ist und mit wenig Aufwand verbunden ist.
Hohe Stromkosten, aber umweltschonend
Die Betriebskosten einer solchen Technik sind jedoch hoch, sagt Blömer. Denn Wärmepumpen benötigen Strom, und der sei im Vergleich zu Gas gerade verhältnismäßig teuer. «Man muss nicht nur einmal Geld in die Hand nehmen, sondern wenn man diese Anlagen betreibt über viele Jahre oder Jahrzehnte, dann kommt da schon auch ganz schön was zusammen an Stromkosten», sagt der Ifeu-Forscher.
Laut Andreas Bertram vom Umweltbundesamt hat die Technik aus ökologischer Sicht Vorteile, da die oberflächennahe Erdwärme in bereits gebauten Tunneln genutzt werden kann. Die Umwelteffekte einer zusätzlichen Nutzung der Tunnel als Wärmequelle sind daher vernachlässigbar.
Ein weiterer Vorteil: Bahntunnel verlaufen innerstädtisch, sagt Moormann. Die Energie ist somit bereits dort, wo sie gebraucht wird. Um Bahntunnel in Zukunft als Wärmequelle nutzen zu können, müssen Absorberleitungen bereits beim Bau der Tunnel berücksichtigt werden. Eine nachträgliche Installation ist kaum möglich. Allerdings werden neue Bahntunnel eher selten gebaut, sagt Bertram.
Tunnelwärme für Stuttgarter Elefanten
Laut den Forschern kann die Technik auch in Abwasserkanälen oder Straßentunneln funktionieren. In Stuttgart wurde der Rosensteintunnel der Bundesstraße 10 bereits geothermisch aktiviert, wie Moormann berichtet. Dieser soll die zukünftige Elefantenanlage im Stuttgarter Zoo beheizen, die in den nächsten Jahren entstehen soll.
Moormann hält die Technik zur lokalen Wärmeversorgung für ausgereift: «Ich würde sagen, dass wir so weit sind, dass wir das als Regellösung planen können und da auch eine Zuverlässigkeit haben», sagt der Institutsleiter. Wichtig sei, die geothermische Nutzung von Anfang an mitzudenken, etwa bei neuen Straßentunneln. «Kein Tunnel mehr ohne integrierte Absorber», sagt er.
