Hitzeinseln als Energiequelle - Städte sind fast zehn Grad wärmer als das Umland

Durch Klimawandel und Infrastruktur aufgeheizte Grundwasserschichten bieten genug Energie für Wärmeversorgung ganzer Städte

Wärmepotenzial von Köln
Wärmepotenzial von Köln

San Francisco (USA)/Tübingen - Enge Straßen, Autoverkehr und geballter Wohnraum - auch in Wintertagen offenbaren sich Großstädte als Hitzeinseln. Während die ländliche Umgebung noch unter einer weißen Decke liegt, ist der Schnee in Innenstädten längst geschmolzen. Im Sommer überflügeln die Stadttemperaturen die des Umlands sogar um bis zu neun Grad. Dieses Ergebnis präsentierten Nasa-Forscher auf der Jahrestagung der amerikanischen geophysikalischen Union (AGU) in San Francisco. Doch die hohen Temperaturen, die auch das Grundwasser erwärmen, lassen sich für das Beheizen von Wohnungen und Büros nutzen.

"Das ist das erste Mal, dass jemand systematisch die Hitzeinseln in vielen Städten untersucht hat", sagt Ping Zhang vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt. Mit den Infrarotkameras von Satelliten prüften Zhang und seine Kollegen die Oberflächentemperaturen beispielsweise von Boston, Philidelphia und Washington. Im Sommer stieg hier das Thermometer um bis zu neun Grad höher als im Umland bei gleicher Wetterlage. Die Ursache sehen die Forscher in der Ballung des Straßenverkehrs, Fabriken und Häusern. Auch die meist dunklen Dächer erhöhten wegen der stärkeren Absorption von Sonnenlicht den Hitzeinsel-Effekt. Gegen die Aufheizung könnte eine bessere Stadtplanung mit größeren Grünflächen oder gar das weiße Anstreichen der Dächer helfen.

Ähnliche Analysen führten auch kanadische und deutsche Wissenschaftler in Winnipeg und Köln durch. Das Team um Ke Zhu, der an der Universität Tübingen forscht, ermittelte aber das Heizpotenzial, das in dem erwärmten Grundwasser unter den Städten bisher ungenutzt schlummert. Durch die Konzentration an Menschen und Infrastruktur in Ballungsräumen und durch die Erderwärmung stiegen die Temperaturen des Grundwassers unter diesen Städten in den vergangenen Jahrzehnten um mehrere Grad. Im Vergleich zu älteren Messdaten konnten sie so an einigen Stellen eine Erwärmung von bis zu fünf Grad nachweisen.

Abschätzungen dieses Wärmepotenzials ergaben, dass sich die Energie beispielsweise durch Wärmepumpen effizient nutzen könnte. Würde das Wasser in einer etwa 20 Meter dicken Schicht im Untergrund angezapft und nur um zwei Grad abgekühlt werden, reiche diese Wärme sogar zum Beheizen aller Gebäude in den Städten aus. Diese Studie belegt das enorme Heizpotenzial in oberflächennahen Grundwasserschichten. Dank der Erwärmung durch Klimawandel und Infrastruktur könnte die Erdwärme sogar in urbanen Räume mit geringem geothermischen Potenzial für die Wärmeversorgung im Winter und zur Kühlung von Innenräumen im Sommer lohnenswert genutzt werden. Allerdings wären die Investitionskosten eines flächendeckenden, klima- und ressourcenschonenden Erdwärmesystems nicht gering.