Grundwasserwärmepumpe mit nur einem Brunnen: Münchner Pilotprojekt macht Wärmewende einfacher

Gemeinsame Pressemitteilung von Technische Universität München (Lehrstuhl für Hydrogeologie), SWM, Landeshauptstadt München (Baureferat und Referat für  Bildung und Sport), BauGrund Süd

Das Haus für Kinder in der Oselstraße in Pasing beheimatet täglich rund 100 Kinder in mehreren Krippen-, Kindergarten- und Hortgruppen. Beim Blick aus dem Fenster fasziniert die Kinder derzeit vor allem das über 10 Meter hohe Bohrgerät und die langen Rohre, mit denen im Garten gebaut wird. Hier entsteht derzeit eine Pilotanlage für ein innovatives Wärmepumpen-System, das nur noch einen Brunnen benötigt anstatt zwei. Das senkt nicht nur die Kosten, es vereinfacht und beschleunigt die Wärmewende gerade im städtischen Umfeld erheblich. Möglich wird das Projekt durch die enge Zusammenarbeit von TU München, Stadtwerken München, Landeshauptstadt München und der Brunnenbaufirma BauGrund Süd.

Mangelnder Platz in Städten
München meint es ernst mit der Energie- und Wärmewende. Mit seinem Plan zur Transformation der Wärmeversorgung treibt die Stadt das Thema voran. Der Fokus liegt auf dem Ausbau der Geothermienutzung und der Fernwärme. Abseits von Fernwärmegebieten wird die Elektrifizierung der Wärmeversorgung favorisiert. Nur mit Wärmepumpen oder Nahwärme-Lösungen lassen sich die Emissionen reduzieren und gleichzeitig die Kosten auch zukünftig im Griff behalten.

Die hydrogeologischen Voraussetzungen im Münchner Untergrund sind optimal für Grundwasserwärmepumpen, aber mangelnder Platz stellt oft eine unüberwindbare Hürde dar. In München ist rund ein Drittel der städtischen und privaten Grundstücke zu klein für die benötigten zwei Brunnenbohrungen für Wasserzu- und -ablauf. In vielen Städten sieht es ähnlich aus. Um die Wärmewende voranzubringen, braucht es also Lösungen, die erneuerbare Wärmeversorgung auch dort ermöglichen, die bisher aus technischen oder räumlichen Gründen ausgeschlossen waren.

Innovation „made in München“
Genau hier setzt das an der TU München entwickelte Einbrunnen-System an. Es überträgt das bisher vor allem in geklüfteten Aquiferen oder Aquiferen mit geringdurchlässiger Trennschicht erprobte Einbrunnen-Konzept in hochdurchlässige, homogenere Aquifere wie die Münchner Schotterebene. Zudem wurde eine Methode zur Potentialeinschätzung dieses Systems entwickelt, die zeigt, dass hierfür im Münchner Stadtgebiet ein gutes technisches Potenzial besteht. Damit wird erneuerbare Wärme erstmals auf deutlich mehr Flächen nutzbar und kann über München hinaus als kraftvoller Impulsgeber für die Wärmewende dienen – insbesondere abseits der bestehenden Fernwärmeinfrastruktur.

Normalerweise benötigt eine Grundwasserwärmepumpe zwei Brunnen: Über einen wird das Grundwasser entnommen, über den zweiten wird das Wasser in den Untergrund zurückgeleitet. Damit sich die Brunnen nicht „kurzschließen“, müssen sie einen gewissen Mindestabstand haben.

Das Einbrunnen-System verbessert die technische Machbarkeit deutlich, da nur ein einziger Brunnenstandort benötigt wird. Dadurch kann eine Grundwasserwärmepumpe auch dort umgesetzt werden, wo herkömmliche Systeme aufgrund begrenzter Platzverhältnisse oder eingeschränkter Zugänglichkeit bisher nicht umsetzbar waren. Zudem reduziert der Wegfall eines zweiten Brunnens den baulichen Aufwand und führt zu geringeren Investitionskosten. In Summe ist das Einbrunnen-System rund ein Drittel günstiger als die Variante mit zwei Brunnen.

Dr. Kai Zosseder, Lehrstuhl für Hydrogeologie an der TU München:
„Die Besonderheit unseres Systems liegt darin, dass Entnahme und Wiedereinleitung des Grundwassers über einen einzigen Brunnen erfolgen. Eine innenliegende Abdichtung verhindert, dass gekühltes Wasser im Brunnen direkt wieder in die Entnahmezone zurückströmt. Die relativ hohe natürliche Fließgeschwindigkeit im Grundwasser verhindert, dass das auch nicht großräumiger im Grundwasserleiter passiert. Es ist erfreulich zu sehen, wie aus einer theoretischen Idee aus der Forschung eine praxisnahe Lösung entsteht, die einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende leisten kann.“

Alois Jäger, Geschäftsführer BauGrund Süd:
„Als ausführende Fachfirma, die den Brunnen realisiert, empfanden wir die Aufgabenstellung als besonders spannend und bereichernd. Es freut uns sehr, dass wir von Anfang an in sämtliche Belange eingebunden waren und mitgestalten konnten. Das Projekt macht bisher großen Spaß und wir schätzen die konstruktive Zusammenarbeit mit allen Beteiligten.“

Gemeinsam mit der Landeshauptstadt München setzen die Stadtwerke München bei der Wärmewende vorrangig auf den Ausbau der Fernwärme und der Geothermie. In Gebieten ohne Fernwärmenetz ist meist die Wärmepumpe das Mittel der Wahl, um sich bei Heizung und Warmwasser zukunftssicher aufzustellen.

Dr. Karin Thelen, SWM Geschäftsführerin Regionale Energiewende:
„Mit dem Einbrunnen-System eröffnen wir die Chance, Grundwasserwärmepumpen für einen deutlich größeren Kreis umsetzbar und finanzierbar zu machen – und damit die Wärmewende als Ganzes spürbar zu beschleunigen. Dazu haben wir unser umfassendes Know-how in die Planung eingebracht, Genehmigungsprozesse gesteuert und die Projektkoordination übernommen – getragen von einem engagierten Projektteam und einer vertrauensvollen, sehr guten Zusammenarbeit aller Beteiligten.“

Stadtschulrat Florian Kraus:
„Dass eine städtische Kita als Pilotstandort für das innovative Wärmepumpensystem der TU München genutzt wird, freut mich sehr. Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) ist ein Leitprinzip für alle Bildungseinrichtungen der Landeshauptstadt München. Und wenn die Gebäude zusätzlich als praktisches Anschauungsmaterial für die Kinder dienen können, gewinnen wir doppelt.“

Dr.-Ing. Jeanne-Marie Ehbauer, Baureferentin:
„In diesem Pilotprojekt sehe ich ein großes Potential. Da die Systemleistung des Einbrunnen-Systems optimal auf kleine bis mittlere Gebäude zugeschnitten ist, ergibt sich für den städtischen Hochbau ein breites Einsatzspektrum. Von Kindertagesstätten und kleinen Schulen über Bezirkssportanlagen bis hin zu Feuerwachen und Betriebsbauten – städtische Gebäude dieser Größenordnung könnten perspektivisch mit dem System eine nachhaltige Wärmeversorgung bekommen. Jeder einzelne Baustein ist wichtig auf dem Weg hin zu Dekarbonisierung, Klimaschutz und Energieeffizienz. Das Baureferat freut sich, mit diesem Projekt einen wertvollen Beitrag zu dieser Entwicklung zu leisten.“

Das Pilotprojekt Oselstraße
Am Haus für Kinder wurden bereits vor einigen Wochen Grundwassermessstellen errichtet und Pumpversuche durchgeführt, um die hydrogeologischen Bedingungen am Standort wie hydraulische Durchlässigkeit und Wasserchemie zu bestimmen. Nun wurden die beiden Brunnen gebohrt.

Dr. Manuel Gossler, SWM Projektleiter:
„Die Bohrungen sind innerhalb etwa einer Woche abgeschlossen. Auf dem Gelände der Kita errichten wir zwei verschiedene Einbrunnen-Systeme, wobei jedes einzelne deren Bedarf decken kann. Im Rahmen des Pilotprojekts wird ermittelt, welche Bauweise besser geeignet und in der Praxis einfacher umzusetzen ist. Bei dem einen System gibt es innerhalb der Bohrung zwei parallel angeordnete Rohre für Entnahme und Einleitung des Wassers. Die zweite Ausbauvariante ist ein Rohr-in-Rohr-System, das etwas platzsparender ist und auch bei kleineren Bohrdurchmessern zum Einsatz kommen kann.“

Die Probeläufe werden eng überwacht, um eine wissenschaftlich fundierte Bewertung der Systeme zu ermöglichen. Neben den Temperatur- und Wasserstands-Sensoren in den Brunnen kommen dabei auch Temperaturmessketten in den Grundwassermessstellen zur tiefenaufgelösten Temperaturüberwachung zum Einsatz. Zusätzlich sind Tracertests geplant, um die Hydraulik der Einbrunnen-Systeme detailliert überprüfen zu können, also die Interaktion der Anlagen mit der wasserführenden Schicht. Diese Tests werden nach Fertigstellung der Einbrunnen-Systeme im Laufe des Jahres 2026 stattfinden. Die Gesamtinbetriebnahme erfolgt mit Abschluss der Umstellung des Heizungssystems im Jahr 2027. Danach wird die Anlage dann als Gesamtsystem im Betrieb bis 2029 begleitend weiter untersucht.

<sub>Pressekontakte:

Technische Universität München
(Lehrstuhl für Hydrogeologie)
Dr. Kai Zosseder
089 / 289 25834
kai.zosseder@tum.de</sub>

_{Stadtwerke München (SWM)
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089 / 2361-5042
presse@swm.de}

_{Landeshauptstadt München,
Baureferat
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089 / 233 760012
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_{Landeshauptstadt München,
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presse.rbs@muenchen.de}

_{BauGrund Süd
Geschäftsführer Alois Jäger
07564 / 931312
A.Jaeger@baugrundsued.de}