Auswirkungen thermischer Veränderungen infolge der Nutzung oberflächennaher Geothermie auf die Beschaffenheit des Grundwassers und seiner Lebensgemeinschaften – Empfehlungen für eine umweltverträgliche Nutzung –

Die Erdwärmenutzung spielt heute eine zunehmend wichtige Rolle als regenerative Energiequelle. Die Nutzung oberflächennaher Geothermie für Heiz- und Kühlzwecke verursacht Temperaturveränderungen im thermisch stabilen Lebensraum Grundwasser. Eine Veränderung der Temperatur beeinflusst den Stoffwechsel von Organismen und wichtige biogeochemische Prozesse. Das UBA UFOPLAN Projekt widmete sich folgenden Themenschwerpunkten: (1) Den möglichen Auswirkungen von Temperaturveränderungen auf die Wasserqualität (inklusive pathogener Keime und Viren); (2) Den möglichen Auswirkungen auf Grundwasserlebensgemeinschaften und Ökosystemfunktionen; (3) Dem Ausbreitungsverhalten von Kälte und Wärme im gesättigten Untergrund und dem thermischen Regenerationsvermögen; (4) Der Erarbeitung spezifischer Empfehlungen für eine umweltverträgliche Nutzung geothermischer Technologien. Die gesammelten Erkenntnisse untermauern, dass sich Temperaturveränderungen im Grundwasser auf die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften, ihre Aktivitäten und somit auf Ökosystemprozesse auswirken. Eine Erwärmung beziehungsweise Abkühlung des Grundwassers um wenige Grad Celsius wirken sich nur unwesentlich auf die Wasserbeschaffenheit und Ökosystemfunktionen aus, sofern das Grundwasser 'sauber' beziehungsweise das Ökosystem 'energiearm' ist. Im umgekehrten Fall einer vorliegenden Hintergrundbelastung (erhöhte Konzentrationen an organischen Verbindungen, Nährstoffen beziehungsweise Schwermetallen) kann bereits eine geringe Temperaturerhöhung (größer gleich 5K) die Wasserqualität negativ beeinflussen. Kritisch in diesem Zusammenhang sind die Zehrung von Sauerstoff und die Mobilisierung von Schadstoffen. Bei Temperaturen zwischen 30 und 40 Grad Celsius kehrt sich die positive Korrelation zwischen Temperatur und mikrobieller Diversität um. Temperaturen, wie sie etwa bei der Wärmespeicherung erreicht werden, führen zu einer signifikanten Veränderung der Grundwasserbeschaffenheit und zur Etablierung systemfremder thermophiler Mikroorganismengemeinschaften. Für manche Vertreter der Grundwasserfauna sind Temperaturen größer gleich 16 Grad Celsius mittel- bis langfristig kritisch. Die Diversität der Grundwasserfauna zeigte eine negative Korrelation mit der Temperatur. Pathogene Keime und Viren überdauerten bei niedrigen Temperaturen (kleiner als 10 Grad Celsius) besser als bei erhöhter Temperatur (größer als 10 Grad Celsius). Besondere Risiken für die hygienische Grundwasserqualität wurden nicht festgestellt. Negative Einflüsse durch Leckagen bei Erdwärmesonden werden trotz der geringen Häufigkeit und der kleinräumigen Auswirkungen wegen toxischer Inhaltstoffe in den Wärmeträgerfluiden als kritisch erachtet. Aus ökologischer Sicht ergibt sich, dass Temperaturveränderungen im Ökosystem Grundwasser auf ein Minimum beschränkt werden sollten. In Anbetracht des zunehmenden Ausbaus des Untergrunds für die geothermische Nutzung und einem vorsorgenden und nachhaltigen Ressourcenschutz, erachten wir, in Anlehnung an etablierte 'oberirdische' Vorgehensweisen, die Entwicklung unterirdischer Temperatur-Raumnutzungspläne als notwendig.