Einbrunnen-System soll Grundwasserwärmepumpen im urbanen Raum erleichtern

Am Haus für Kinder in der Oselstraße im Münchner Stadtteil Pasing errichten die Technische Universität München (TU München), die Stadtwerke München (SWM), die Landeshauptstadt München und die Brunnenbaufirma BauGrund Süd eine Pilotanlage für eine Grundwasserwärmepumpe mit Einbrunnen-System; die TU München entwickelte das System. Die SWM übernahmen Planung und Projektkoordination, BauGrund Süd baut den Brunnen und die Landeshauptstadt stellt den Pilotstandort bereit.

Ziel des Projekts ist es, die technische Machbarkeit eines Systems nachzuweisen, das anstelle der bislang üblichen zwei Brunnen nur einen Brunnen benötigt. Hintergrund: Nach Angaben der Projektpartner ist in München rund ein Drittel der städtischen und privaten Grundstücke zu klein für die erforderlichen zwei Brunnen einer konventionellen Grundwasserwärmepumpe ist.

Konventionelle Anlagen fördern Grundwasser über einen Förderbrunnen und leiten es nach der Wärmenutzung über einen zweiten Schluckbrunnen wieder in den Untergrund zurück. Zwischen beiden Brunnen ist ein Mindestabstand erforderlich, um einen hydraulischen Kurzschluss zu vermeiden. Gerade auf dicht bebauten Grundstücken schränkt dies die Einsatzmöglichkeiten ein.

Einbrunnen-System für hochdurchlässige Aquifere entwickelt

Das an der TU München entwickelte Einbrunnen-System führt Entnahme und Wiedereinleitung des Grundwassers in einem einzigen Brunnen zusammen. Laut TU München verhindert eine innenliegende Abdichtung, dass das abgekühlte Wasser innerhalb des Brunnens unmittelbar wieder in die Entnahmezone gelangt. Zudem soll die natürliche Fließgeschwindigkeit des Grundwassers einen großräumigen hydraulischen Kurzschluss im Aquifer verhindern.

Nach Angaben der TU München überträgt das Projekt ein bislang vor allem in geklüfteten Aquiferen oder Aquiferen mit geringdurchlässigen Trennschichten eingesetztes Einbrunnen-Konzept auf hochdurchlässige, homogene Aquifere wie die Münchner Schotterebene. Zudem wurde eine Methode zur Potenzialabschätzung entwickelt, die laut Hochschule ein gutes technisches Potenzial für den Einsatz des Systems im Münchner Stadtgebiet zeigt.

Zwei Systemvarianten werden bis 2029 wissenschaftlich untersucht

Vor Beginn der Bauarbeiten wurden Grundwassermessstellen eingerichtet und Pumpversuche durchgeführt, um die hydrogeologischen Bedingungen am Standort zu bestimmen. Im Pilotprojekt werden zwei unterschiedliche Einbrunnen-Systeme installiert. Eine Variante arbeitet mit zwei parallel angeordneten Rohren innerhalb der Bohrung für Wasserentnahme und Wiedereinleitung, die zweite als platzsparendes Rohr-in-Rohr-System, das auch bei kleineren Bohrdurchmessern eingesetzt werden kann. Beide Varianten sind nach Angaben der SWM jeweils in der Lage, den Wärmebedarf der Kindertagesstätte zu decken.

Die wissenschaftliche Begleitung umfasst Temperatur- und Wasserstandsmessungen sowie Tracerversuche zur Untersuchung der Strömungsverhältnisse im Grundwasserleiter. Die Tracertests sind für 2026 vorgesehen. Die vollständige Inbetriebnahme der Heizungsanlage ist nach Angaben der Projektpartner für 2027 geplant. Anschließend soll das Gesamtsystem bis 2029 im laufenden Betrieb wissenschaftlich untersucht werden.

Nach Angaben der Projektpartner reduziert der Verzicht auf einen zweiten Brunnen den baulichen Aufwand und die Investitionskosten. Das Einbrunnen-System sei rund ein Drittel günstiger als eine konventionelle Zwei-Brunnen-Lösung. Es eigne sich insbesondere für kleine bis mittlere Gebäude, bei denen die Platzverhältnisse den Einsatz bisher erschweren.

Bedeutung für den Wärmepumpenmarkt

Das Pilotprojekt adressiert ein wesentliches Hemmnis für den Einsatz von Grundwasserwärmepumpen im urbanen Raum: den Flächenbedarf für zwei Brunnen. Bewährt sich das Einbrunnen-System im Praxistest, könnte es insbesondere kleine und mittlere Gebäude außerhalb bestehender Fernwärmenetze für die Nutzung von Grundwasserwärme erschließen. Ob sich die erwarteten technischen und wirtschaftlichen Vorteile im Regelbetrieb bestätigen, soll die wissenschaftliche Begleitung bis 2029 zeigen.

Quelle: Stadtwerke München | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH