Mit Abwärme aus der U-Bahn Wohnungen heizen
Mit Abwärme aus der U-Bahn Wohnungen heizen
ingenieur.de: Tunnelwärme als Energiequelle: Wie U-Bahnen Wohnhäuser beheizen können und welche technischen Herausforderungen dabei bestehen.
Täglich rauschen unzählige U-Bahnen durch die Tunnel der Großstädte und erzeugen dabei enorme Mengen an Abwärme. In der Regel entweicht diese ungenutzt. Forschende haben jedoch herausgefunden, dass sich diese Wärme zum Beheizen von Gebäuden nutzen lässt. Projekte in Paris und London zeigen bereits, wie es funktionieren kann. Auch in Deutschland wurde das Potenzial getestet. Die Integration von Absorberleitungen in Tunnelwände könnte in Zukunft zu einer umweltfreundlicheren Energieversorgung beitragen.
Physikalische Grundlagen der Wärmeentstehung
Die Temperaturen in U-Bahn-Tunneln werden durch mehrere Faktoren beeinflusst. Zum einen sorgt die Geothermie dafür, dass das Erdreich konstant Wärme abgibt. Selbst im Winter fallen die Temperaturen in U-Bahnhöfen nicht unter 10 °C. Zum anderen entsteht zusätzliche Abwärme durch mechanische Prozesse. Besonders die Brems- und Beschleunigungsvorgänge der Züge erzeugen hohe Temperaturen. Elektromotoren, Beleuchtung und weitere technische Anlagen tragen ebenfalls zur Wärmeentwicklung bei.
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Diese Wärme könnte effizient genutzt werden, anstatt sie ungenutzt an die Umgebung abzugeben. Forschende haben in mehreren Projekten analysiert, wie sich Tunnelwärme durch Absorberleitungen aufnehmen und in Heizsysteme integrieren lässt.
Erfolgreiche Pilotprojekte in Europa
Ein besonders erfolgreiches Beispiel findet sich in Paris. Dort wird die Wärme eines U-Bahn-Tunnels zur Beheizung eines Wohnhauses mit 20 Wohnungen genutzt. Eine Wärmepumpe hebt die Temperatur der gewonnenen Energie an und deckt so rund ein Drittel des Heizbedarfs. Die französische Wohnungsgesellschaft Paris Habitat und das staatliche Bahnunternehmen RATP haben das Projekt realisiert.
Auch London hat eine ähnliche Strategie verfolgt. Seit 2020 versorgt ein stillgelegter Bahnhof rund 1.300 Haushalte mit Wärme aus dem U-Bahntunnel. Hierbei wird die warme Luft durch große Ventilatoren abgesaugt, über einen Wärmetauscher geführt und in das lokale Fernwärmenetz eingespeist.
Testprojekt in Stuttgart
In Deutschland wurde das Potenzial der Tunnelwärmenutzung im Rahmen eines Pilotprojekts in Stuttgart untersucht. Zwischen 2010 und 2015 testeten Forschende am Stadtbahntunnel der Linie U6 ein Absorbersystem. Christian Moormann vom Institut für Geotechnik beschreibt die Technologie folgendermaßen: „Das sind Absorbersysteme, wie wir sie im Grunde von Fußbodenheizungen kennen.“
Im Detail funktioniert das System so: In die Tunnelwände wurden Kunststoffleitungen eingebettet. Diese nehmen die Wärme aus der Umgebung auf. Eine Wärmepumpe erhöht die Temperatur des Wassers in den Leitungen und speist die gewonnene Energie in das Heizsystem ein. Die Ergebnisse bestätigten, dass diese Methode technisch machbar und effizient ist. Dennoch wurde das Projekt nach der vereinbarten Laufzeit eingestellt.
Potenzial für den Einsatz in Großstädten
Sebastian Blömer vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu) hebt hervor, dass die Wärmenachfrage in Städten besonders hoch ist. Eine klimaneutrale Wärmeversorgung sei eine große Herausforderung. Eine Untersuchung aus dem Jahr 2023 ergab, dass das Berliner U-Bahn-Netz jährlich rund 460 Gigawattstunden Abwärme erzeugt. Dies entspricht etwa 4 % des gesamten Fernwärmebedarfs der Stadt.
Die Forschenden ermittelten, dass in Berlin mehr Abwärme aus U-Bahntunneln stammt als aus industriellen Prozessen (340 Gigawattstunden) oder Rechenzentren (120 Gigawattstunden). Gerade in dicht besiedelten urbanen Räumen könnten U-Bahntunnel daher eine wertvolle Wärmequelle sein.
Technische Herausforderungen und Wirtschaftlichkeit
Obwohl die Technologie vielversprechend ist, gibt es Herausforderungen. Wärmepumpen, die für die Nutzung der Tunnelwärme erforderlich sind, benötigen Strom. Blömer betont: „Man muss nicht nur einmal Geld in die Hand nehmen, sondern diese Anlagen über Jahrzehnte betreiben. Das summiert sich.“
Ein weiteres Hindernis ist die nachträgliche Installation der Absorberleitungen in bestehenden Tunneln. Der Einbau ist teuer und aufwendig. Eine effektive Umsetzung wäre vor allem bei Neubauten möglich. Hier könnten die Systeme direkt in die Tunnelstruktur integriert werden.
Andreas Bertram vom Umweltbundesamt weist darauf hin, dass die ökologischen Vorteile klar überwiegen. Die Nutzung bereits existierender Tunnel als Wärmequelle sei nachhaltig, da keine zusätzlichen Umweltbelastungen entstünden. Zudem befinde sich die Wärmequelle genau dort, wo sie gebraucht wird – inmitten urbaner Zentren.
Zukunftsperspektiven und alternative Einsatzmöglichkeiten
Damit Tunnelwärme in größerem Umfang genutzt werden kann, müssen Städte und Bauplanende die Technologie frühzeitig einplanen. Moormann sieht die Methode als ausgereift an: „Ich würde sagen, dass wir so weit sind, dass wir das als Regellösung planen können.“… weiterlesen
