"Für die Erzeugung von Strom haben wir alternative Lösungen gefunden", erklärt Andreas Dahmke, Geowissenschaftler an der Universität Kiel. "Der Ausstieg aus der Kohle kann durch Windkraftanlagen in Norddeutschland und durch Photovoltaik in Süddeutschland ausgeglichen werden", sagt Dahmke. Offen sei allerdings die Frage, wie zum Beispiel Nordrhein-Westfalen mit Wärme versorgt werden kann, wenn die Abwärme aus Kohlekraftwerken wegfällt.

"Wärmespeichern kommt große Bedeutung zu"

Dahmkes Vision für eine nachhaltige Wärmeversorgung: Unterirdische Wärmespeicher. "Wir können das Grundwasser, das nicht für die Trinkwasserversorgung benötigt wird, im Sommer mit Sonnenenergie und anderen Wärmequellen erhitzen und bis zum Winter im Untergrund speichern", erläutert er.

Dafür wird nur ein geringer Teil des Untergrunds benötigt, der Großteil bliebe unangetastet. Großstädte als Hauptverursacher und Leidtragende des Klimawandels sind aufgrund ihrer hohen Bevölkerungsdichte und großen Wirtschaftskraft ein hochwirksamer Hebel bei der Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen. "Ich bin davon überzeugt, dass diese Wärmespeicher bei der Energiewende eine riesige Bedeutung bekommen", so Dahmke.

Das Projekt "TestUM-Aquifer" und zehn weitere Verbundprojekte zur Nutzung unterirdischer Geosysteme fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Forschungsprogramm "GEO:N – Geoforschung für Nachhaltigkeit". Die Verfahren der Wärmespeicherung sind im Prinzip schon lange erprobt, neu sind die Temperaturbereiche von bis zu 90 Grad Celsius.

Wärmespeicher im Untergrund

Das Kohlekraftwerk in Hamburg-Wedel soll 2021 vom Netz gehen. Bisher versorgt das Kraftwerk tausende Haushalte in Hamburg mit Fernwärme. In einem Pilotprojekt erforscht der Wasserversorger "Hamburg Wasser", ob der Wärmespeicher im Untergrund wirtschaftlich genutzt werden kann.

Dafür werde das erhitzte Wasser in etwa 250 Meter Tiefe in sogenannten Aquiferen, wasserführenden Schichten im Boden, gespeichert, erklärt Projektleiter Kai Radmann. "Das Revolutionäre ist, dass wir regenerative Energien langfristig in ein bestehendes Fernwärmenetz integrieren wollen", erklärt Radmann. Neu sei auch die Größenordnung, denn langfristig könnten so große Teile der Stadt beheizt werden.

In einzelnen Gebäuden kommen unterirdische Wärmespeicher bereits zum Einsatz - zum Beispiel im Reichstagsgebäude in Berlin. Dort wird heißes Wasser in poröses Gestein in etwa 300 Meter Tiefe gepumpt. Unter dem Reichstagsgebäude wird es gespeichert, bis es im Winter benötigt wird.

Grundwasserschäden durch Wärmespeicher?

Ökologen befürchten, dass die Nutzung des Grundwassers dem Ökosystem schaden könnte. "Die Tiere im Grundwasser sind an Temperaturen unter 14 Grad Celsius angepasst, weil das die mittlere Temperatur ist, die in den vergangenen zwei Millionen Jahren in Mitteleuropa kaum überschritten wurde", sagt der Grundwasserökologe Hans Jürgen Hahn von der Universität Koblenz-Landau.

"Man kann davon ausgehen, dass Erwärmungen auf über 14 Grad Celsius negative Folgen für die Tierwelt im Grundwasser haben werden", warnt Hahn. Viele Krebstiere wie Asseln oder Höhlenflohkrebse seien bedroht. Dennoch lehnt der Wissenschaftler die Nutzung des Grundwassers für Wärmespeicher nicht ab. Für die Genehmigung brauche man klar definierte Schwellenwerte, so Hahn. Es sei wichtig, das Grundwasser zu untersuchen, bevor es als Wärmespeicher genutzt wird.