Städte greifen zunehmend auf die Erde unter ihren Füßen zurück, um eine nachhaltige Lösung für Heizung und Kühlung zu finden. Eine wachsende Zahl städtischer Geothermieprojekte, wie das kürzlich fertiggestellte Riverie-Hochhaus in Brooklyn, zeigen, wie dichte städtische Gebiete stabile Untergrundtemperaturen nutzen können, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen drastisch zu reduzieren. Hier geht es nicht um die Stromerzeugung tief in der Erde; Es geht darum, eine konsistente thermische Ressource zu nutzen, die sich nur wenige zehn bis mehrere hundert Meter unter der Oberfläche befindet.
The Riverie: Ein wegweisendes Projekt
Der Riverie ist ein Paradebeispiel für diesen Trend. Mit 320 Bohrlöchern, die fast 500 Fuß tief gebohrt wurden, ist es derzeit das größte geothermische Wohngebäude im Bundesstaat New York und das größte Hochhaus-Geoaustauschsystem in den USA. Die Entwickler von Lendlease haben das System strategisch installiert, bevor sie das Fundament des Gebäudes legten – ein entscheidender Schritt angesichts der permanenten, unterirdischen Natur des Systems. Die schiere Größe ist beeindruckend: 65 Meilen Rohrleitungen verbinden 1.100 Wärmepumpen innerhalb des Gebäudes mit 834 Wohneinheiten.
Wie urbane Geothermie funktioniert
Im Gegensatz zu herkömmlichen Geothermieanlagen, die Wärme kilometerweit unter der Erde gewinnen, nutzen städtische Systeme die relativ stabilen Temperaturen in der Nähe der Oberfläche. Die ersten 100 Meter (328 Fuß) der Erde wirken wie ein Wärmeschwamm, der die Wärme der städtischen Aktivitäten aufnimmt und wieder abgibt. Unterhalb dieser Tiefe übernimmt der natürliche geothermische Gradient die Oberhand und sorgt das ganze Jahr über für konstante Temperaturen.
Im Riverie zirkuliert ein Flüssigkeitsgemisch durch U-förmige Rohre (Erdschleifen), die unter dem Gebäude verlegt sind. Im Winter nimmt diese Flüssigkeit Wärme aus dem Boden auf und wird über einen Kompressor konzentriert, bevor sie durch die Raumluft zirkuliert. Im Sommer kehrt sich der Prozess um und überschüssige Wärme wird wieder an die Erde abgegeben. Dieses System basiert auf Erdwärmepumpen, die Wärmeenergie effizient übertragen, anstatt sie selbst zu erzeugen.
Technische Herausforderungen und Lösungen
Die Installation eines solchen Systems in einer dichten städtischen Umgebung stellt besondere Herausforderungen dar. Die Uferlage des Riverie erforderte spezielle Bohrtechniken, um den Einsturz des Bohrlochs in lockerem, durchnässtem Boden zu verhindern. Ein Doppeldrehbohrgerät, das sowohl das innere Bohrgestänge als auch ein äußeres Stahlgehäuse gleichzeitig dreht, sorgte für Stabilität während des 499 Fuß tiefen Bohrvorgangs.
Die Ingenieure verwendeten Stahlgehäuse, um die Bohrlöcher vor dem Grundwasser zu schützen, und korrosionsbeständige Rohre aus hochdichtem Polyethylen, um eine langfristige Haltbarkeit zu gewährleisten. Die Grundgesteinsgeologie des Standorts erwies sich als ideal für einen effizienten Wärmeaustausch, obwohl eine sorgfältige Bewirtschaftung weiterhin unerlässlich ist, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Die Bedeutung eines kontinuierlichen Managements
Der Erfolg städtischer Geothermie beschränkt sich nicht nur auf die Installation; Kontinuierliche Überwachung und Verwaltung sind von entscheidender Bedeutung. Tim Weber, CEO von Diverso Energy, betont, dass ein nicht verwaltetes Bohrfeld überhitzen kann. Eine wichtige Strategie besteht darin, überschüssige Wärme im Sommer wiederzuverwenden, um Wasser für den Boiler des Gebäudes vorzuwärmen und so die Gesamttemperatur des Systems auszugleichen. Es steht viel auf dem Spiel: Ein Ausfall des erdverlegten Systems ist angesichts seiner integralen Rolle bei der Klimatisierung des Gebäudes keine Option.
Städtische Geothermie stellt einen Wandel hin zu einer nachhaltigeren Infrastruktur dar. Da Städte einem zunehmenden Druck ausgesetzt sind, Emissionen zu reduzieren, wird die Nutzung der natürlichen thermischen Ressourcen der Erde wahrscheinlich zur Standardpraxis und nicht nur zu einer innovativen Ausnahme.
