News Wärme aus dem Tunnel – wie U-Bahnen Wohnungen heizen können

Im Minutentakt sausen U-Bahnen durch die Tunnel im Land – und mit ihnen jede Menge Wärme. Im Normalfall geht diese Wärme über Lüftungsschächte verloren. Dass sie auch genutzt werden kann, haben Forscherinnen und Forscher der Universität Stuttgart bereits vor einigen Jahren untersucht. Testobjekt: der Stuttgarter Stadtbahntunnel für die Linie U6 an der Haltestelle Fasanenhof.

Christian Moormann vom Institut für Geotechnik war damals mit seinem Team für das Pilotprojekt verantwortlich. In den Tunnelwänden verlegten sie dazu Temperatursensoren und Kunststoffleitungen. «Das sind Absorbersysteme, wie wir sie im Grunde von Fußbodenheizungen kennen», sagt Moormann. Das Wasser in diesen Absorberleitungen nimmt die Umgebungstemperatur auf, eine Wärmepumpe erhöht die Wassertemperatur weiter.

Pariser Metro beheizt 20 Wohnungen

So läuft es etwa in Paris. Die Wärme aus einem Tunnel der Metro landet mittels Wärmepumpe in einem Haus mit 20 Wohnungen. Rund ein Drittel des Heizbedarfs des Gebäudes werden so nach Angaben des staatlichen Bahnunternehmens RATP und der Wohnungsgesellschaft Paris Habitat im Schnitt abgedeckt. Darüber hatte bereits der «Tagesspiegel» berichtet.

Was in Paris funktioniert, hat Fachleuten zufolge auch hierzulande Potenzial – insbesondere in großen Städten: «Die Wärmenachfrage ist bezogen auf die Fläche wahnsinnig hoch», sagt Sebastian Blömer vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu). Wärmequellen für eine möglichst klimaneutrale Wärmeversorgung zu finden, sei nicht einfach.

Mindestens zehn Grad in U-Bahnhöfen

Hier kommt laut Blömer lokale Abwärme ins Spiel – also die Wärme, die bei technischen Maschinen oder in Prozessen als Nebenprodukt entsteht. Zusammen mit dem Institut für ökologische Wirtschaftsforschung in Berlin haben er und sein Team 2023 berechnet, wie viel Abwärme im Berliner U-Bahnnetz erzeugt wird.

Fazit: Im gesamten U-Bahnnetz fallen etwa 460 Gigawattstunden Abwärme pro Jahr an – das entspricht vier Prozent des Fernwärmebedarfs der Stadt. Laut Studie ist das mehr Abwärme, als in der Industrie (340 Gigawattstunden) oder bei Rechenzentren (120 Gigawattstunden) in Berlin entsteht.

Grund dafür ist zum einen die Erdwärme, sagt der Umweltforscher. Dadurch falle die Temperatur in den Bahntunneln selbst im Winter nicht unter etwa zehn Grad. Hinzu komme Abwärme durch Reibung beim Bremsen und Beschleunigen der Züge.

Moormann: «technisch machbar»

Die Wärme kann auch über große Ventilatoren gewonnen werden, sagt Blömer. Diese können die warme Tunnelluft absaugen und die Wärme über einen Wärmetauscher auf Wasser übertragen. So laufe es etwa an einem stillgelegten Bahnhof in London: Seit 2020 wird die Abwärme aus dem U-Bahntunnel nach Angaben der Stadt in ein lokales Wärmenetz eingespeist. Rund 1.300 Haushalte werden so mit Heizluft und Warmwasser versorgt.

Auch in Österreich und der Schweiz gibt es Beispiele. Das Stuttgarter Pilotprojekt zwischen 2010 und 2015 wurde nach Ablauf hingegen stillgelegt, das war bereits zu Beginn so vereinbart worden, sagt Moormann. Dabei hätten die Messungen bestätigt, dass die Nutzung der Wärmeenergie technisch machbar und mit relativ geringem Aufwand verbunden ist.

Hohe Stromkosten, aber umweltschonend

Die Betriebskosten einer solchen Technik sind jedoch hoch, sagt Blömer. Denn Wärmepumpen benötigen Strom, und der sei im Vergleich zu Gas gerade verhältnismäßig teuer. «Man muss nicht nur einmal Geld in die Hand nehmen, sondern wenn man diese Anlagen betreibt über viele Jahre oder Jahrzehnte, dann kommt da schon auch ganz schön was zusammen an Stromkosten», sagt der Ifeu-Forscher.

Aus ökologischer Sicht hat die Technik Vorteile, sagt Andreas Bertram vom Umweltbundesamt, denn: Die oberflächennahe Erdwärme könne in ohnehin gebauten Tunneln genutzt werden. Die Umwelteffekte bei einer zusätzlichen Nutzung der Tunnel als Wärmequelle seien daher zu vernachlässigen.

Auch ein Plus: Bahntunnel verlaufen innerstädtisch, sagt Moormann. Die Energie sei also schon dort, wo sie benötigt wird. Damit Bahntunnel künftig als Wärmequelle fungieren könnten, müsse der Einbau von Absorberleitungen allerdings schon beim Bau der Tunnel mitgedacht werden. Nachträglich sei das kaum möglich. Neue Bahntunnel werden jedoch eher selten gebaut, sagt Bertram.

Tunnelwärme für Stuttgarter Elefanten

Die Technik kann den Forschern zufolge aber auch in Abwasserkanälen oder Straßentunneln funktionieren. In Stuttgart ist das laut Moormann schon Realität: Der Rosensteintunnel der Bundesstraße 10 sei beim Bau geothermisch aktiviert worden. Er soll die künftige Elefantenanlage im Stuttgarter Zoo beheizen, die in den kommenden Jahren gebaut werden soll.

Moormann hält die Technik zur lokalen Wärmeversorgung für ausgereift: «Ich würde sagen, dass wir so weit sind, dass wir das als Regellösung planen können und da auch eine Zuverlässigkeit haben», sagt der Institutsleiter. Wichtig sei, die geothermische Nutzung von Anfang an mitzudenken, etwa bei neuen Straßentunneln. «Kein Tunnel mehr ohne integrierte Absorber», sagt er.