Eiszeit hilft beim Kühlen und Heizen
Die Flughafen Zürich AG will mit alternativen Heiz-, Kühl- und Energiesystemen die Energieeffizienz verbessern und mit einer neuen Technologie bis ins Jahr 2040 möglichst keine Treibhausgas-Emissionen mehr verursachen.
An drei Standorten entlang der eiszeitlichen Rinnenmitte wurden bei laufendem Betrieb auf dem Flughafen Sondierbohrungen durchgeführt. Die Rinne befindet sich in rund 300 Metern Tiefe. Bild zvg
Um den globalen Temperaturanstieg zu begrenzen, führt die Flughafen Zürich AG in Kloten seit 1990 Massnahmen zur Reduktion des CO2-Ausstosses durch. Trotz des Ausbaus der Infrastruktur und einer Verdoppelung der Passagierzahlen konnte der CO2-Ausstoss seither um etwa einen Drittel reduziert werden, schreibt die Flughafenbetreiberin in einer Mitteilung. Bis ins Jahr 2040 sollen die Treibhausgas-Emissionen nun auf Netto-Null gesenkt werden.
Den grössten Anteil an den Treibhausgas-Emissionen am Flughafen Zürich hat das mit Erdgas oder Öl betriebene Heizkraftwerk, das mittels Wärme-Kraft-Kopplung Wärme für das Fernwärmenetz und Strom für den Eigenbedarf produziert. Eine Reduktion des Energiebedarfs an den Gebäuden soll durch bessere Dämmungen, effizientere Anlagen und neue Wärme- und Kälteversorgungskonzepte erreicht werden. Der zweite Ansatzpunkt ist die Art der Erzeugung der nutzbaren Energie, wobei das grösste Potenzial in den geothermischen Strukturen liegt. Schon vor 20 Jahren begann die Flughafen Zürich AG beim Dock E mit der Nutzung des Untergrunds, der mittlerweile einen Grossteil der Wärme- und Kühlenergie dieses Gebäudes bereitstellt.
Öl und Gas ersetzen
Weil der grösste Anteil der unternehmenseigenen CO2-Emmisionen durch das Heizen und Kühlen der Infrastruktur verursacht wird, sollen künftig insbesondere die fossilen Brennstoffe ersetzt werden. Das Unternehmen nutzt beim Bau neuer Gebäude für eine umweltschonende Klimaregulierung bereits innovative Möglichkeiten wie Energiepfähle und Erdsonden.
Eine noch effizientere Technologie könnte möglicherweise mit einer eiszeitlichen Rinne realisiert werden, die vor mindestens über 17 000 Jahren durch das Ansammeln von Schmelzwasser und Erosionen entstanden ist. Wie man inzwischen weiss, führt die Rinne Kies und Wasser mit sich und erfüllt damit wichtige Voraussetzungen für die Nutzung als Wärme- und Kältespeicher. Die überschüssige Wärme vom Sommer kann in wasserführendem Schotter gespeichert und für das Heizen der Gebäude im Winter daraus wieder entnommen werden. Im Sommer könnten die Gebäude durch diese Technologie ebenso emissionsfrei gekühlt werden.
Ergebnisse sind vielversprechend
Das Vorhaben in dieser Dimension ist in der Schweiz allerdings bislang noch einzigartig. «Es gibt global gesehen verschiedene ähnliche Projekte, insbesondere die Niederlande sind bei Projekten dieser Art sehr weit», sagte Dominik Zimmermann, Leiter Energie 2040 der Flughafen Zürich AG auf Anfrage des «Klotener Anzeigers».
Ein Expertenteam erarbeitete in enger Zusammenarbeit mit der IG Rinne, einer Arbeitsgemeinschaft aus dem Ingenieurberatungsteam von Geo Explorers, Sieber Cassina & Partner AG sowie der E-Axiom GmbH, ein dreistufiges Verfahren, um das Potenzial der Rinne als Speicher zu analysieren. Im Herbst 2022 bestätigten seismologische Messungen die Vermutung einer solchen Rinne, die in etwa 300 Metern Tiefe nördlich vom Dock E in Richtung Flughafenkopf verläuft. Die Rinne ist bis zu einem Kilometer breit und rund 30 Kilometer lang. In der zweiten Phase wurden bis diesen Sommer bei drei Sondierbohrungen entlang der Rinnenmitte stellenweise über 30 Meter dicke grundwasserführende Schichten nachgewiesen. «Je nach Ergebnis der weiteren Untersuchungen könnte das Speichern von Wärme beziehungsweise Kälte in der Rinne bis zu 50 Prozent der Leistung unserer Heizzentrale ersetzen, so Zimmermann.
Als nächster Schritt wird im ersten Quartal des kommenden Jahres landseitig zwischen Frachtgebäude OPC 4 und dem Parkhaus P6 ein Testbrunnen angelegt, der aufzeigen soll, welche Mengen an Wasser gepumpt werden können, wie hoch die Fliessgeschwindigkeit ist, welche chemische Zusammensetzung das Gewässer hat und wie die Rinne letztendlich genutzt werden kann. Diese Untersuchungen sollen auch aufzeigen, wo die definitiven Brunnen für die Förderung und Rückführung des Grundwassers platziert werden müssten und wie viele davon nötig wären, um die Rinne als effizienten Speicher zu nutzen. Sollten zu viele Brunnen nötig sein, könnte das Projekt auf dem Flughafen allerdings nicht mit voller Wirkung umgesetzt werden. Im Idealfall könnte der Flughafen die Rinne aber ab 2026 als Wärme- und Kältespeicher nutzen.
Die Investitionskosten für die Erforschung der Rinne und den Bau der Brunnen schätzen die Flughafenverantwortlichen auf 4 bis 8 Millionen Franken. Hinzu kämen Erschliessungskosten für Leitungen und weitere technische Massnahmen. Das Projekt wird vom Bundesamt für Energie (BFE) als Pilotprojekt für Geoenergie begleitet und mit maximal einer Million Franken gefördert. Alle Erkenntnisse werden der Wissenschaft zur Verfügung gestellt und können auf jeden Fall zur Erforschung emissionsfreier Kühl- und Heizsysteme genutzt werden.
