«Seewärme ist eine ideale Ergänzung zur Erdwärme»

Alfred Wüest vom Wasserforschungsinstitut Eawag spricht im Interview darüber, wie sich Gewässer als Wärme- und Kältelieferanten nutzen lassen und was dies für die Natur bedeutet.

Vierteljährlich ein kompetentes Energiegespräch: Das vollständige Interview ist nachzulesen im «smart-Verbund» – dem meistgelesenen Kundenmagazin der Schweizer Energieversorger. Gerne schicken wir Ihnen ein pdf oder eine gedruckte Ausgabe zu: hello@red-act.ch

 

Sonne, Wind und Biomasse stehen im Fokus, wenn es um erneuerbare Energien geht – Sie weisen auf ein weiteres Energiepotenzial hin. Hat der Bund in seiner Energiestrategie 2050 etwas Wesentliches vergessen?

Ich bin auch erstaunt, dass bisher nicht breiter diskutiert wurde, wie viel Energie in Form von Wärme oder Kälte in den Schweizer Seen steckt. Es gibt wohl verschiedene Gründe dafür: Das Heizöl ist zu billig, so dass man lange nicht ernsthaft nach Alternativen gesucht hat. Zudem war die Wärmepumpentechnologie noch nicht ausgereift genug für diese Anwendung. Dabei ist die Idee eigentlich gar nicht neu: In Zürich wurde schon 1938 das Rathaus mit Limmatwasser geheizt.

 

Heute ist die Nutzung von Umgebungsenergie aus Seen aber durchaus ein Thema …

In den Städten wird Wärme aus dem Boden bereits intensiv genutzt, nun stösst man aber an Grenzen, da das Potenzial bald ausgereizt ist. Deshalb hat man nach Alternativen für die Wärmegewinnung gesucht – und ist fündig geworden: Viele der grossen Städte in der Schweiz liegen an Seen und könnten dieses zusätzliche Volumen nutzen. Ich sehe die Seewärme als ideale Ergänzung zur Erdwärmenutzung.

 

Sie sprechen von einer Leistung von 50 bis 60 Kernkraftwerken, die in Boden-, Genfer-, Neuenburger-, Vierwaldstätter- und Thunersee schlummern. Wie kommen Sie auf solch gigantische Zahlen?

Wenn wir Seewasser nutzen, entziehen wir ihm Wärme oder Kälte und verändern dadurch seine Temperatur. Die Frage ist nun, welche Temperaturveränderungen in Seen toleriert werden sollen. Interessanterweise gibt es in der Schweiz dafür keine klar definierten gesetzlichen Rahmenbedingungen. In Absprache mit dem Bundesamt für Umwelt haben wir für unsere Überschlagsberechnungen mal einen vorsichtigen Wert von einem Grad angenommen. Dann braucht man nur noch das nutzbare Seevolumen, um die maximal mögliche Energieleistung zu ermitteln. Das ist aber nur ein theoretischer Wert. Es steht nicht zur Diskussion, diese maximal mögliche Leistung auch vollumfänglich zu nutzen.

 

Alfred Wüest vom Wasserforschungsinstitut.

Alfred Wüest vom Wasserforschungsinstitut EAWAG. Fotos: Philipp Schmidli.

 

Welchen Anteil dieser Seeenergie könnten wir denn mit heutiger Technik anzapfen?

Wenn man schaut, wie viele Menschen in einem interessanten Seeabstand in Städten und Ballungsräumen leben, sind es schweizweit maximal ein bis zwei Millionen Menschen, die ihre Wohnungen mit Energie aus den Seen heizen oder kühlen könnten – wenn die Technologie flächendeckend eingesetzt würde. In der Praxis werden es also höchsten ein bis zwei Gigawatt Leistung sein, die wir aus Seen gewinnen können. Damit hätte diese Form erneuerbarer Energie bei der Wärmeenergiegewinnung in der Schweiz aber immer noch einen sehr hohen Anteil.

 

Es gibt aber sicher noch ein paar Knackpunkte zu lösen …

Technisch sehe ich keine grossen Probleme. Allerdings sind die Investitionen in die nötigen Infrastrukturen beträchtlich, wenn Leitungen in dicht bebautem Raum verlegt werden müssen. Deshalb braucht es bei jedem Vorhaben einen guten Plan und eine finanzielle Absicherung für die hohen Vorinvestitionen.

 

Ist denn dieses System auch wirtschaftlich?

Das Ganze macht nur Sinn, wenn die Wärmeenergie auch möglichst flächendeckend abgenommen wird. Das Potenzial ist dann am grössten, wenn ganze neue Quartiere von Anfang durch Fernenergienetze erschlossen werden.

 

Schädigt das nicht Pflanzen und Tiere, wenn wir den Seen Energie entziehen oder zuführen?

Alle unsere Handlungen beeinflussen die Natur. Grundsätzlich ist aber eine Temperaturabnahme beim Wärmeentzug aus dem See ökologisch immer unbedenklicher als eine Erwärmung. Entscheidend ist, dass die Nutzung in einem vernünftigen Rahmen geschieht. Unsere Vorstellung ist eine maximale Veränderung um ein halbes Grad. So bleibt auch noch Potenzial für künftige Nutzungen. Veränderungen in dieser Grössenordnung liegen absolut im Rahmen der natürlichen Schwankungen. Es sind viel grössere Temperaturschwankungen nötig, um echte Probleme für Flora und Fauna auszulösen.

 

Die Klimaerwärmung sorgt für immer wärmere Seen: Würde es da den Gewässern gar nützen, wenn Wärme entzogen wird?

Fakt ist, dass die Oberflächentemperaturen der Schweizer Seen in den letzten 50 Jahren um rund zwei Grad zugenommen haben. Somit würden wir durch den Wärmeentzug aus den Seen sogar einen kleinen Beitrag leisten, um die Temperaturen an das frühere Niveau anzugleichen. Mit einer Wärmeenergienutzung aus den Seen im Rahmen eines wirtschaftlich sinnvollen Umfangs können wir die Seeerwärmung aber nicht rückgängig machen, sondern nur etwas lindern.

 

Im Sommer sollen die Seen aber auch zur Kühlung genutzt werden. Da wird den Seen zusätzliche Wärme zugeführt …

Kühlung ist tatsächlich der kritischere Punkt. Letztlich ist es auch hier eine Frage des Masses. Wir plädieren dafür, die Seen in der sogenannten Sprungschicht anzuzapfen, das sind Tiefen zwischen 15 und 40 Meter. In diesem Bereich sind die natürlichen Temperaturschwankungen sehr gross, manchmal kann sich hier die Temperatur innert Stunden um mehrere Grade ändern. Fische und andere Lebewesen können deshalb mit solchen Schwankungen umgehen. Letztlich würden wir lediglich die Zonen, in denen grosse Temperaturschwankungen vorkommen, etwas vergrössern.

 

Können Seen auch als langfristige, saisonale Energiespeicher dienen?

Nein. Die Natur gleicht Temperaturveränderungen relativ rasch wieder aus. Auch ein Akkumulationseffekt – also dass Seen durch die fortgesetzte Wärmezufuhr immer wärmer werden – zeigen unsere Modellrechnungen nicht. Zudem sind Seen ein negativ-rückgekoppeltes System: Wenn sie wärmer werden, strahlen sie auch mehr Wärme ab und umgekehrt.

 

Die Eawag sieht sich als Brückenbauerin zwischen den oft divergierenden Interessen von Wirtschaft, Politik und Gesellschaft. Was können Sie und Ihr Institut bewirken?

Wir betreiben Forschung, wir treffen keine Entscheidungen. Es ist unsere Aufgabe, die Vor- und Nachteile von Eingriffen in die Natur aufzuzeigen. Wir sind aber auch eine klar ökologisch ausgerichtete Institution, wir betrachten die Fragen also immer aus der Optik der Umwelt. Lösungen müssen für uns deshalb auf jeden Fall nachhaltig sein. Die wirtschaftliche Rentabilität gehört da natürlicherweise dazu.

 

Mit dem Wasser befassen Sie sich schon seit mehreren Jahren. Sie müssen von diesem Element ziemlich fasziniert sein …

Meine Betrachtungsweise ist primär die des Physikers. Dabei ist es für mich immer wieder faszinierend, wie extrem gross die Vielfalt der Phänomene beim Süsswassers ist. Im Vergleich dazu ist das eher homogene Meerwasser fast langweilig. Polare Seen oder Tümpel in der Sahara sind aber nicht nur physikalisch interessant, sie sind auch biologisch oder chemisch sehr unterschiedlich. Deshalb ist es höchst spannend, jedes Mal von Neuem zu überlegen, welche Faktoren im konkreten Fall das System beeinflussen.

 

So wird die Wärme der Seen genutzt

Seewasser wird in einer Tiefe von 15-40 Meter gefasst und an Land gepumpt. Mit Hilfe einer Wärmepumpe in einer Energiezentrale wird die Wärme (oder Kälte) des Seewassers an einen geschlossenen Fernenergiekreislauf übertragen. Über dieses Netz werden die angeschlossenen Gebäude beheizt oder gekühlt. Insgesamt gewinnt man bei diesem System mit einem Teil Energie (in Form von Elektrizität) etwa drei bis vier Teile Energie (in Form von Wärme). Das genutzte Seewasser wird abgekühlt (oder erwärmt) in den See zurückgegeben.

Heizen und kühlen mit Seewasser wird an manchen Orten in der Schweiz bereits praktiziert: So versorgt «Genève Lac Nation» seit 2009 die Gebäude der Vereinten Nationen mit Wärme und Kälte. Projekte zur Wärmenutzung von Seewasser sind auch am Zuger-, Vierwaldstätter-, Zürich-, Boden- oder St. Moritzer See in Planung oder bereits umgesetzt.

 

Prof. Dr. Alfred Wüest (59) ist Professor für Gewässerphysik an der EPFL, Mitglied der Direktion der Eawag und Experte für aquatische Ökologie, Wasserqualität, und Stoffhaushalt in Seen. Die Eawag mit Standorten in Kastanienbaum (LU) und Dübendorf (ZH) ist das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs und gehört im Süsswasserbereich zu den führenden Institutionen weltweit. Sie befasst sich mit Konzepten und Technologien für einen nachhaltigen Umgang mit der Ressource Wasser und den Gewässern.