Offener Kreislauf: Die Funktionsweise einer Grundwasser-Wärmepumpe.

Seit diesem Frühling nutzt die abl Grundwasser, um ihre Gebäude in den Himmelrich-Siedlungen zu heizen und zu kühlen. Wasser gehört zu den erneuerbaren Energien und ist deshalb umweltfreundlich.

Die Nutzung von Grundwasser gehört zur Geothermie, das heisst, die im Erdreich vorhandene Wärme kann dienlich sein, um Gebäude zu heizen und zu kühlen. Das Funktionsprinzip ist ein offener Kreislauf (vgl. Abb.). Vereinfacht gesagt wird mit einer Bohrung das Grundwasser erschlossen und zur Wärmepumpe gefördert. Nach der Nutzung gelangt das abgekühlte Wasser über einen Schluckbrunnen wieder ins Grundwasser zurück. Die abl nutzt Grundwasser, um ihre Gebäude der Siedlungen Himmelrich 1, 2 und 3 (derzeit 429 Privathaushalte und 49 Gewerbelokale) über eine gemeinsame Energiezentrale zu heizen. Die Himmelrich-3-Häuser werden von dieser Energiezentrale aus mit Grundwasser zum Kühlen versorgt. Die Grundwassernutzungs- und die Wärmepumpenanlagen konnten im April 2021 erfolgreich in Betrieb genommen werden. Sie werden dieser Tage beobachtet und wo nötig optimiert.

Kühleres Lüftchen dank Grundwasser
Nahezu alle Lüftungsanlagen der Überbauung Himmelrich 3 werden mit Grundwasserkälte gespiesen. Die mit einer kontrollierten Wohnungslüftung ausgestatteten Wohnungen an der Himmelrich- und an der Bundesstrasse sowie die Lüftungsanlagen der Gewerbeflächen kommen so in den Genuss der etwas kühleren Zuluft. Sie schafft ein verbessertes Raumklima während warmer Tage, ohne dabei die Funktion einer Klimaanlage zu übernehmen. Das Grundwasser wird bei je einem Förderbrunnen hinter der Häuserzeile nahe des Bahngeleises und vor dem «Denner» in einer Tiefe von zirka 18 Meter entnommen. Mit Fördereinrichtungen wird das Grundwasser, das bei der Entnahme etwa 12 bis 16 Grad Celcius Temperatur hat, bis zu den Wärmepumpenanlagen und zur Kälteverteilung in der Energiezentrale zwischen Hofrand und Häuserzeile im ersten und zweiten Untergeschoss gebracht. Für die Rückleitung des Grundwassers sind vor dem Restaurant Majorelle zwei Schluckbrunnen installiert.

90 Prozent erneuerbare Energie
Zur Unterstützung der Wärmepumpenanlagen sind Gasheizkessel im Einsatz. Mit den Wärmepumpen kann das Himmelrich 3 fast vollständig mit erneuerbaren Energien (rund 90 Prozent) versorgt werden, was bei den Siedlungen Himmelrich 1 und 2 nur bedingt möglich ist (etwa zu 10 Prozent). Damit dort der gesamte jährliche Energiebedarf gedeckt werden kann, braucht es zusätzlich fossile Wärmeträger, was hier mit Gasheizkesseln bewerkstelligt wurde.

Die roten Punkte markieren die Entnahme- und Rückgabebrunnen für die Zu- und Rückleitung des Grundwassers.

Über 3 300 Badewannenfüllungen 

Daniel Greber ist Mitglied der Geschäftsleitung der WSP Suisse AG in Luzern. Diese Firma plante für die abl die gebäudetechnischen Anlagen Heizung, Lüftung, Kälte, Sanitär und Gebäudeautomation. 

Welches sind die Vorteile einer Grundwasseranlage?
Daniel Greber: Die Nutzung von erneuerbarer Energie. Der Anteil von fossilen Brennstoffen kann merklich reduziert werden.

Wie ökologisch ist eine Grundwasseranlage?
Die Abdeckung des Energiebedarfs für Raumheizung, Warmwasser und Lüftung erfolgt bei der neuen Überbauung Himmelrich 3 zu rund 90 Prozent mit der thermischen Grundwassernutzung samt der Veredelung mit Wärmepumpen. Die Verwendung von erneuerbaren Energien mindert auch den CO2-Ausstoss, der bei einer reinen Wärmeerzeugung mit fossilen Brennstoffen entstehen würde. 

Braucht es eine Bewilligung, um Grundwasser zum Heizen und Kühlen zu verwenden? 
Ja. Die Behörden erteilten mit einer Konzession die Bewilligung, das Grundwasser thermisch zum Heizen und Kühlen zu nutzen. Die Bohrarbeiten und Brunnenbauten erfolgten dann in Absprache mit den Geologen und Bohrfirmen, die sich im abl-Siedlungsgebiet gut auskennen. 

Kostet die Nutzung des Grundwassers?
Ja. Im Konzessionsvertrag mit der Stadt Luzern wurden die Gebühren für die thermische Nutzung des Grundwassers geregelt. Schätzungsweise werden in den drei Himmelrich-Siedlungen jährlich ungefähr 500 000 Kubikmeter Grundwasser zum Heizen und Kühlen genutzt, was über 3 300 Badewannenfüllungen entspricht. Der Energiebedarf der Himmelrich-Siedlungen 1, 2 und 3 für Raumheizung, Lüftung und Warmwasser liegt bei gesamthaft jährlich zirka 5.3 Gigawattstunden.