Hydrothermische Nutzung von Oberflächengewässern

Wasser verfügt über eine vergleichsweise hohe spezifische Wärmekapazität. Die in den Oberflächengewässern gespeicherte Umweltwärme kann bis zu einem gewissen Teil in Abhängigkeit von der Gewässertemperatur und der vorhandenen Wassermenge für die Wärmeversorgung nutzbar gemacht werden.

Die thermische Nutzung von Oberflächengewässern ist vor allem in dicht besiedelten urbanen Räumen eine maßgebliche Option, zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung beizutragen. Dabei ist es jedoch wichtig, Flüsse und Seen nicht nur als Speicher thermischer Energie, sondern auch als Lebensräume und komplexe Ökosysteme zu betrachten. Aus diesem Grund ist eine systemische interdisziplinäre Betrachtungsweise unabdingbar.

Berlin ist von zahlreichen Gewässern durchzogen. Allein die großen Flüsse Spree, Dahme und Havel durchfließen Berlin auf einer Länge von 89 km und weiten sich teilweise zu Flussseen aus. Die Berliner Kanäle haben eine Gesamtlänge von insgesamt 67 km und die kleineren Nebengewässer von ca. 75 km. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl an Seen, Teichen und Weihern. Alle diese Gewässer prägen nicht nur das Bild der Stadt, sind jedoch nur zum Teil auch als Quelle für die Wärmeversorgung insbesondere von Wärmenetzen geeignet.

Alle Informationen des Landes zu den Oberflächengewässern Berlins und die Anforderungen an deren Nutzung finden hier:

• Oberflächengewässer Berlins

Das Land Berlin ist aktuell dabei, georeferenzierte Daten zu den thermischen Potenzialen der Berliner Fließgewässer und Seen unter Berücksichtigung der ökologischen, wasserwirtschaftlichen und energietechnischen Anforderungen zu erarbeiten und diese über Kartenmaterial verfügbar zu machen. Mit diesen Informationen bekommen handelnde Akteure, wie Wärmeversorgende, Netzbetreibende, Planungsbüros und Energieagenturen die Möglichkeit, im Rahmen einer Konzeptionierung innovativer Wärmeversorgungssysteme die potentielle Entzugsleistung aus naheliegenden Gewässern oder einem Gewässerabschnitt ableiten zu können.

Für Deutschland existierte bisher keine einheitliche Methodik zur Ermittlung der hydrothermischen Potenziale aus Oberflächengewässern unter Berücksichtigung ökologischer und wasserwirtschaftlicher Anforderungen sowie deren Darstellung in Potenzialkarten. Aus diesem Grund hat die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt (SenMVKU) ein Projekt zur Konzeptentwicklung und Bestimmung der thermischen Potentiale von Oberflächengewässern im Land Berlin gestartet.

Das Projekt setzt sich aus drei wesentlichen Teilen zusammen:

1. Konzeptentwicklung zur Bestimmung der Potenziale und die Erstellung von Potenzialkarten
2. Umsetzung des Konzeptes durch modelltechnische Anpassungen des Berliner Gewässermodells BIBER
3. Einbindung der georeferenzierten Potenzialdaten in das Wärmekataster

Ende Januar 2023 wurde die JENA-GEOS-Ingenieurbüro GmbH mit der Konzept-entwicklung beauftragt, welche mittlerweile abgeschlossen ist. Die Ergebnisse umfassen die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Potenziale sowie deren räumlich verortete Darstellung mittels GIS-Files für die Integration in das Berliner Wärmekataster.

Ebenso Teil der Konzeptentwicklung ist die Definition des Ist-Zustands unter den vorliegenden Randbedingungen sowie die Entwicklung zweier Zukunftsszenarien für das Jahr 2045 mit angepassten Randbedingungen.

Zur realistischen Bestimmung der Potenziale sind sowohl die rechtlichen und wasserwirtschaftlichen Rahmenbedingungen als auch ökologische und energietechnische Anforderungen zu berücksichtigen. Für die Integration in das Wärmekataster sind bestimmte modelltechnische Anforderungen zu erfüllen. Zur praxisnahen Einordnung und Verifizierung der Rahmenbedingungen und Anforderungen wurden daher vier Workshops unter Beteiligung unterschiedlichster Akteure durchgeführt.

• Weiterführende Informationen zum Wärmekataster

Das Potenzial der großen Berliner Flüsse und Kanäle (schiffbare Gewässer 1. Ordnung) wird modellgestützt (BIBER) ermittelt werden. Dabei dient der Ist-Zustand der Kalibrierung des Modells und zur Abschätzung der erreichbaren Modellgenauigkeit auf Grundlage der bestehenden Datenverfügbarkeit. Das in der Zukunft mit dem Zeithorizont 2045 vorhandene thermische Potenzial wird anhand von zwei Zukunftsszenarien ermittelt.

Bis zum 3. Quartal 2024 soll die modelltechnische Anpassung realisiert werden, sodass die georeferenzierten Potenzialdaten in Form von Kartenmaterial erstellt und in das Wärmekataster eingebunden werden können.

Parallel wurde im 1. Quartal 2024 durch den Fachbereich der Landeshydrologie im Haus der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt eine Masterarbeit betreut, welche zum Ziel hatte, eine Bestimmung des hydrothermischen Potenzials an den einzelnen Messstationen der Berliner Fließgewässer 1. Ordnung auf Basis von Beobachtungsdaten (Messdaten) sowie unter Beachtung wasserwirtschaftlicher Bedingungen und einschlägiger Anforderungen zu ermitteln. Die Arbeit von Jördis Lehmann wurde für den Tag der Hydrologie 2024 in einem Poster zusammengefasst, welches folgend zum Download verfügbar ist.

Mit der Schaffung der konzeptionellen Grundlagen für künftige Nutzungen in Form von Potenzialkarten nimmt Berlin in Deutschland eine Vorreiterrolle ein.