Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unterirdische Wärmeinseln anzapfen

13.02.2017

Städte sind Wärmeinseln, nicht nur oberirdisch, sondern auch unterirdisch. Darin schlummert ein grosses Potenzial, diese Energie mit Erdwärmesonden verstärkt zu nutzen. Dies zeigt eine Gruppe von Forschenden anhand eines Fallbeispiels aus der Agglomeration Zürich.

In Städten und dicht bebauten Flächen ist es wärmer als im Umland. Das spürt man besonders an heissen Sommertagen, wenn die Hitze zwischen den Bauten steht, und Strassen schweisstreibende Wärme abstrahlen. Ausserhalb der Stadt ist die Luft oft spürbar kühler.


Erdwärmesysteme in überbauten Gebieten könnten dank des Wärmeinseleffekts bei geringerer Bohrtiefe gleich viel Wärme gewinnen.

Bild: Wikicommons

Quelle: ETH-News

Doch nicht nur oberirdisch ist eine Stadt eine Wärmeinsel. Auch der Erdboden unterhalb bebauter Gebiete ist eine solche. Denn die Wärme wird über Strassen, Keller, Tiefgaragen oder Abwasserkanäle in den Boden abgeführt. Dieser Wärmeeintrag kann beträchtlich sein: In der Stadt Zürich ist es in 20 Metern Tiefe im Schnitt einige wenige Grade wärmer als ausserhalb der Stadt.

Wärmeeintrag regeneriert natürliches Reservoir

Eine Gruppe von Forschern, darunter der ETH-Erdwissenschaftler Jaime Rivera, zeigen nun in einem Artikel in der Fachzeitschrift «Renewable Energy» auf, dass in diesen unterirdischen Wärmeinseln ein bislang ungenutztes Potenzial zur Energiegewinnung schlummert. Dieses Potenzial könnte mit Anlagen, wie sie bereits heute zur Nutzung von Erdwärme eingesetzt werden, angezapft werden.

So haben Rivera und Kollegen mit einem Modell berechnet, dass das Potenzial für die Nutzung von Erdwärme in städtischen Gebieten dank des Inseleffekts deutlich höher liegt als auf dem Land, und zwar bis zu 40 Prozent.

Der Wärmenachschub in den Boden regeneriert zudem das natürliche Wärmereservoir des Erdbodens, das durch Erdsonden angezapft wird. Indem nur der unterirdische Wärmeüberschuss abgeschöpft wird, können Erdwärmeanlagen auf Stadtgebiet länger oder intensiver genutzt werden, als wenn nur die natürliche Wärme genutzt wird. «Ist die Nutzung der zusätzlichen Erdwärme mässig intensiv, reicht die Abwärme von städtischen Strukturen sogar aus, um das natürliche Wärmereservoir zu regenerieren», sagt der Erstautor der Studie, Jaime Rivera.

Mehr Energie, kürzere Bohrlöcher

Dank der zusätzlichen eingebrachten Wärme könnten aber auch entweder höhere Energiemengen aus dem Boden gewonnen werden oder die Länge der Bohrlöcher könnte kürzer werden. «Jedes zusätzliche Grad Celsius an der Erdoberfläche auf Stadtgebiet bedeutet, dass das Bohrloch vier Meter weniger tief sein muss, um daraus die gleiche Energiemenge gewinnen zu können», so der Erdwissenschaftler.

Um ihr Modell, das sie zur Berechnung des Wärmenutzungs-Potenzials erstellten, zu testen, verwendeten die Forscher ein Beispiel aus der Agglomeration Zürichs. Dabei bezogen sie nicht nur den erhöhten Wärmefluss durch den Inseleffekt ein, sondern auch die Erwärmung der Atmosphäre aufgrund des Klimawandels.

«Unsere Erkenntnisse helfen bei der Planung von geothermalen Energiesystemen in Gebieten mit erhöhten Bodentemperaturen», sagt Studienleiter Peter Bayer. In Städten gebe es zudem weitere Wärmequellen wie Tunnels, Abwasserkanäle oder Fernwärmeheizsysteme, die zur Bodenerwärmung beitragen. «Weil aber alle diese Wärmequellen künstlich sind, zapfen wir strenggenommen keine natürliche erneuerbare Energiequelle an», betont Bayer.

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2017/02/unterirdis...

Peter Rüegg | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht FAU-Forscher entwickeln neues Materialsystem für effiziente und langlebige Solarzellen
10.11.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte