Umspannwerke, an denen im Rahmen der Netzausbauplanung zur Ertüchtigung und dem Neubau von Stromtrassen Baumaßnahmen an bestehenden Umspannwerken oder neue Umspannwerke geplant sind.
Der Bundesrat billigte Vorrang der Erdverkabelung beim Netzausbau. Künftig gilt ein Vorrang der Erdverkabelung bei Gleichstromleitungen. Ein entsprechendes Gesetz billigte die Länderkammer in ihrer Sitzung vom 18. Dezember 2015. Dort, wo Menschen wohnen, sind Höchstspannungstrassen über der Erde sogar verboten - sie müssen im Boden verlegt werden. Die Gleichstromkabel transportieren Windstrom aus Norddeutschland nach Süddeutschland. Wechselstromleitungen bleiben aus technischen Gründen weiterhin größtenteils Freileitungen. Das Gesetz dient dem Ausbau der deutschen Höchstspannungsnetze, der angesichts der Energiewende und des wachsenden europäischen Stromhandels erforderlich ist.
Die Energiewende erfordert einen Ausbau des deutschen Stromübertragungsnetzes. Durch die relativ enge Bebauung in Deutschland wird es dabei absehbar (und schon aktuell) zu Konflikten mit Anwohner*innen in den Gebieten kommen, die vom Stromnetzausbau direkt betroffen sind. Die Bedenken gegenüber dem Leitungsausbau sind in der Bevölkerung äußerst verschieden: Es geht unter anderem um die Sinnhaftigkeit des Leitungsausbaus, die Gesundheit, den Wertverlust, die Verschandelung der Landschaft. Stromtrassen gehören nach einer Studie von SONNBERGER & RUDDAT (2016) zu den am wenigsten akzeptierten Infrastrukturen der Energiewende. Dort findet die Hälfte der Befragten eine neue Hochspannungsleitung in ca. 500 m Entfernung zum eigenen Haus nicht akzeptabel (EBD.: 36). Gefördert wird diese Skepsis durch hohe Unsicherheit auf mehreren Dimensionen des Stromnetzausbaus: Welche Trassen werden überhaupt benötigt? Welche Übertragungsarten sind sinnvoll (klassisch, HGÜ, hybrid)? Welche Leitungsformen sollen verwendet werden (Freileitungen, Erdkabel)? Auf allgemeinerer Ebene zeigt die Akzeptanzforschung der jüngeren Vergangenheit, dass bei Infrastrukturkonflikten als klassische Argumentationsmuster Landnutzungs- und Verteilungsdivergenzen, Fairness, Vertrauen, Prozesstransparenz und -beteiligung, Einschränkung der Lebensqualität und gesundheitliche Risiken auftreten. Entlang geplanter Maßnahmen haben sich bereits zahlreiche Bürgerinitiativen formiert, die sich zum Teil massiv gegen den Leitungsausbau aussprechen. Die intensive Medienberichterstattung nimmt aber auch Einfluss auf Bevölkerungsgruppen, die nicht direkt vom Leitungsausbau betroffen sind. Bedenken hinsichtlich der potenziellen Risiken, die von den neuen und auch alten Leitungen ausgehen, erfordern eine geeignete Risikokommunikation von Seiten des BfS. Diese bezieht sich aufgabengemäß allein auf die – in diesem Fall niederfrequenten – elektromagnetischen Felder, die von diesen Leitungen ausgehen. Ziel des hier dargestellten Forschungsvorhabens war es deshalb, die Stimmungs- und Kenntnislage der Bevölkerung in Bezug auf die von Hochspannungsleitungen ausgehenden niederfrequenten Felder zu ermitteln.
Das Projekt "Teil CO2 Capture und Derivate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. Das Projektkonzept ist der Aufbau einer lokalen Wertschöpfungskette durch die Nutzung einer Power-to-Liquid-Syntheseroute zur DME- (Dimethylether) Produktion mittels einer 2-stufigen Synthese über Methanol als Zwischenprodukt und der langfristige Aufbau einer Exportinfrastruktur und -route nach Europa und Deutschland in einer annähernd vollintegrierten Power-to-X Anlage, bestehend aus CO2-Abscheidung- und Verflüssigung, Wasserstoffproduktion via Elektrolyse, Methanol- und DME-Synthese in einer der solarreichsten Gegenden der Welt, im Norden Chiles. Das Endprodukt DME lässt sich aus Methanol mithilfe von erneuerbaren Energien herstellen und kommt als direkter LPG-Ersatz und alternativer Treibstoff in Frage, um die Umweltverträglichkeit von z.B. Bergbau-Fahrzeugflotten zu verbessern. In dem Gesamtkonzept spielt die Wahl des Produktionsstandortes eine entscheidende Rolle, der neben einer enormen Verfügbarkeit von nutzbaren Flächen für Solarenergie, eine unmittelbare Nähe zu einer der weltweit größten Bergbauregionen der Welt und zu dem damit verbundenen Zulieferökosystem sowie andere Industriequellen wie Zementwerke, zu bestehenden Wasserentsalzungsanlagen mit verfügbaren Kapazitäten, ausgebauter Infrastruktur wie Schnellstraßen, Stromtrassen, Gasverteilungsnetzen sowie Bildungsinfrastrukturen bietet. Die Zielmärkte sind zum einen der lokale Gasmarkt, Transportsektor und der Bergbau, zum anderen die internationale und europäische Schifffahrt, sowie die deutsche Chemie- und Gasindustrie. Das wichtigste erwartete Ergebnis ist das Erreichen eines erfolgreichen Betriebsprozesses in der gesamten Produktionskette, von der Einspeisung von Solar- oder erneuerbarer Energie rund um die Uhr, der Produktion, Lagerung und Einspeisung von H2 in die Methanolproduktionsstufe und der anschließenden DME-Produktion, mit der gesamten damit verbundenen Kette der Lagerung und des Transports, wobei alle Elemente des Prozesses effektiv und effizient integriert werden.
Das Projekt "Umfragen zur Ermittlung der Besorgnis in der Bevölkerung 1. Welchen Stellenwert haben Magnetfelder in der öffentlichen Wahrnehmung des Stromnetzausbaus? Eine deutschlandweite Befragung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aproxima Gesellschaft für Markt- und Sozialforschung Weimar mbH durchgeführt. Es werden in Deutschland aufgrund des veränderten Stromgewinnungskonzepts aus dem Jahr 2011 neue Stromtrassen massiv geplant und auch umgesetzt. Dies geht nicht widerstandslos: Es gibt es immer mehr Bürgerinitiativen, die sich zum Teil massiv gegen den Leitungsausbau aussprechen. Die intensive Medienberichterstattung aktiviert auch Bevölkerungsgruppen, die nicht direkt vom Leitungsausbau betroffen sind. Um auf die Bedenken, Ängste und Befürchtungen der Bevölkerung entsprechend über eine geeignete Risikokommunikation reagieren zu können ist es notwendig, die Stimmungs- und Kenntnislage der Bevölkerung zu erfassen. Die geplante Erhebung soll repräsentativ also deutschlandweit durchgeführt werden und sowohl quantitative als auch qualitative Aspekte einer Befragung beinhalten. Schwerpunktmäßig soll entlang der geplanten Stromtrassen eine Intensivbefragung durchgeführt werden. Einige Fragen der Umfrage aus dem Jahr 2009 (S03015) sollen in die Umfrage übernommen werden, um eine Veränderung der Einstellung gegenüber den niederfrequenten Feldern von Hochspannungsleitungen sichtbar zu machen. Seit dieser Umfrage aus dem Jahr 2009 hat sich die Lage in Deutschland jedoch erheblich verändert und daher werden weitere Fragen notwendig sein. Eine Diskursanalyse bzgl. des Stromnetzausbaus wurde in einem Forschungsvorhaben (FKZ 3614S80008) erarbeitet, eine Befragung der Bevölkerung war jedoch in diesem Vorhaben nicht vorgesehen. In der geplanten Erhebung soll u.a. erfasst werden, ob es für den Bürger oder die Bürgerin einen Unterschied macht, ob die geplante neue Leitung eine Wechselspannungs- oder eine Gleichstromleitung wird. Auch das Wissen hinsichtlich dieser unterschiedlichen Stromarten soll erfragt werden. Und auch wie der Vorsorgeaspekt in Bezug auf den Abstand zu den Stromleitungen beim Bürger ankommt, soll Teil der Umfrage sein. Diese Umfrage ist so wie im Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramm geplant, dass noch weitere Umfragen in den Folgejahren zur Erfassung folgen.
Das Projekt "Teilprojekt B: Kartierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institute for Advanced Sustainability Studies e.V. (IASS) durchgeführt. Das Forschungsprojekt 'Demoenergie - Die Transformation des Energiesystems als Treiber demokratischer Innovationen' des KWI und des IASS zielt darauf ab, Zusammenhänge zwischen der Transformation des Energiesystems und demokratischen Innovationen der Bürgerbeteiligung zu untersuchen. Die Energiewende soll u.a. durch den Ausbau der Bürgerbeteiligung unterstützt werden, die sowohl die normative Legitimation, die Akzeptanz und Akzeptabilität als auch die Umsetzung der Energiewende fördern soll. Ob und inwieweit dieser Zusammenhang stimmt, wird im Projekt Demoenergie empirisch untersucht. Zu diesem Zweck wird vom Projektpartner IASS eine möglichst vollständige Kartierung der gesellschaftlichen Konflikte und Mobilisierungsprozesse rund um die Einführung und den Ausbau verschiedener Technologien (Wind- und Solarparks, Pumpspeicherwerken und Stromtrassen u.a.) in der Energiewende in Deutschland vorgenommen.
Das Projekt "Helmholtz-Allianz 'ENERGY-TRANS'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung durchgeführt. Gemeinsam mit den HGF-Partnern KIT, FZJ und UFZ wurde die HGF-Allianz 'Zukünftige Infrastrukturen der Energieversorgung - Auf dem Weg zu Nachhaltigkeit und Sozialverträglichkeit (ENERGY-TRANS)' eingeworben. In diesem Vorhaben wird die Entwicklung der deutschen Energieversorgung als sozio-technisches System betrachtet. Während einer Projektlaufzeit von 5 Jahren sollen die technischen Aspekte der Energiewende gezielt im Zusammenhang mit den zugehörigen gesellschaftlichen Prozessen betrachtet werden. Zusätzliche Kompetenz auf gesellschaftswissenschaftlichem Gebiet wurde durch die gleichberechtigte Integration der Universität Stuttgart (ZIRN), Universität Magdeburg (Institut für Psychologie), FU-Berlin (Forschungsstelle für Umweltpolitik) und ZEW-Mannheim erreicht. Das gesamte Vorhaben wird vom KIT und der Universität Stuttgart administriert. Das Vorhaben gliedert sich in etwa 20 Einzelprojekte, von denen das größte 'Integrated Scenario Building' von der Systemanalyseabteilung des DLR koordiniert wird. Anders als bei den bisher von STB entwickelten Szenarien soll in diesem Projekt nicht nur nach einem Optimum des technisch und wirtschaftlich Machbaren gesucht werden, sondern es sollen auch die soziologischen Randbedingungen mit berücksichtigt werden. Prominentestes Beispiel für die neue Dimension der Forschung sind die aktuellen Probleme bei Aufbau, Genehmigung und Akzeptanz von Höchstspannungstrassen, welche aus technischer Sicht für eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien benötigt werden. Die soziologische Dimension ist auch bei vielen weiteren Fragen des Ausbaus technischer Infrastrukturen von Bedeutung. Dazu gehört die Abwägung, ob der Schwerpunkt einer zukünftigen Verkehrsinfrastruktur auf Biokraftstoffen, Wasserstoff (z.B. Brennstoffzelle) oder auf Elektrofahrzeugen gesetzt wer-den sollte. Die Arbeiten an dem Szenario-Projekt werden gemeinsam mit der Universität Stuttgart und dem FZJ durchgeführt. Innerhalb der HGF-Allianz ist STB an vier weiteren Projekten beteiligt, mit folgenden Themen: - Optimierung der räumlichen Verteilung und der Be- und Entladestrategie von Speichern - Auswirkungen eines deutschen Sonderweges bzgl. der Energiewende auf den Stromaustausch mit dem benachbarten Ausland einschließlich der zugehörigen Geldströme - Vertiefung bestehender Agentenmodelle für den Strommarkt - Untersuchungen zu Förderinstrumenten zugunsten erneuerbarer Energien.
Das Projekt "Rollende Ladestationen liefern Entlastung fürs Netz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ENASYS GmbH durchgeführt. Das vorrangige Ziel dieses Vorhabens ist die räumliche und zeitliche Verteilung von überschüssiger Energie aus EE-Anlagen durch BEV mit intelligenter rückspeisefähiger Ladetechnik. Die Gesamtheit der teilnehmenden BEVs dient dabei als virtuelle Stromtrasse, indem Energie in den Traktionsbatterien von einem Ort an einen anderen Ort transportiert und dort zur Verfügung gestellt wird. Dies ist statistisch gesehen gut möglich, da der durchschnittlichen Kapazität einer Traktionsbatterie von ca. 40kWh ein Mobilitätsbedarf von nur 39km pro Tag entgegensteht, der bereits mit 5kWh gedeckt werden kann. Eigenen Berechnungen zufolge kann der Eigentümer eines Gebäudes mit 10kWp PV-Anlage bei einem jährlichen Eigenstrombedarf von 3.500kWh mit einem rückspeisefähigen BEV bis zu 1.600kWh pro Jahr für V2X-Dienste zur Verfügung stellen. Damit aus einem solchen V2X Szenario entsprechende Geschäftsmodelle entwickelt werden können, ist eine automatisierte Abrechnung der Energie zwischen Energielieferant, also dem rückspeisefähigen BEV und dem Energiebezieher, z.B. einem Gebäude, zwingend notwendig. Dazu soll der Energielieferant die Möglichkeit haben, auf die Preisbildung Einfluss zu nehmen, wodurch er die Nachfrage und somit seinen potentiellen finanziellen Ertrag selbst bestimmen kann. Aufbauend auf der induktiven Energieübertragung aus dem BMWi-Vorgängerprojekt 'Drahtlos' werden verteilte V2X Ladepunkte und entsprechende Lösungen im BEV prototypisch entwickelt und erprobt. Der Energieaustausch soll dabei automatisiert erfolgen, da durch diese Ladeverfahren eine nahezu 100%ige Kopplung gemessen an der Verweildauer der Fahrzeuge an den jeweiligen Anlagen möglich ist.
Ostbayernring – Ersatzneubau 380/110 kV-Höchstspannungsleitung Redwitz a.d.Rodach – Schwandorf einschließlich Rückbau der Bestandsleitung; Abschnitt A: Umspannwerk Schwandorf – Umspannwerk Etzenricht (Ltg. B161) unter erstmaliger teilweiser Mitnahme der 110-kV-Leitung O6 (Schwandorf - Schwarzenfeld) im Bereich Schwandorf Vorhabenträgerin ist die (zuständige) Übertragungsnetzbetreiberin TenneT TSO GmbH. Das Vorhaben umfasst auch die Anpassungen der mitgeführten 110-kV-Stromkreise und deren Anschlüsse an andere 110-kV-Leitungen sowie an die 110-kV-Umspannwerke der Bayernwerk Netz GmbH. Diese vom Vorhaben mit umfassten Änderungen und Anpassungen am 110-kV-Netz sind durch eine vertragliche Vereinbarung zwischen den beiden Netzbetreibern geregelt worden. Demnach führt die Vorhabenträgerin die Planung und Ausführung der Anpassungen des 110-kV-Netzes aus. Die Maßnahme ist als Freileitung geplant. Das Leitungsbauvorhaben im Abschnitt A ist Teil des Ersatzneubaus der 380/110-kV-Höchststpannungsleitung zwischen Redwitz a. d. Rodach und Schwandorf, welche auch als „Ostbayernring“ bezeichnet wird. Der Ostbayernring ist eine insgesamt rund 185 Kilometer lange bereits bestehende Stromtrasse, die von Redwitz a. d. Rodach in Oberfranken über Mechlenreuth und Etzenricht bis nach Schwandorf in der Oberpfalz führt. Die Leitung ist seit Anfang/Mitte der 1970er Jahre in Betrieb. Zur Erhöhung der Transportkapazitäten des Ostbayernrings ist ein Ersatzneubau erforderlich, um die bestehenden 380/220-kV-Systeme auf zwei 380-kV-Systeme auszubauen. Der Ersatzneubau des Ostbayernrings ist in Ziffer 18 der Anlage 1 zum BBPlG aufgenommen, sodass die energiewirtschaftliche Notwendigkeit und der vordringliche Bedarf zur Gewährleistung eines sicheren und zuverlässigen Netzbetriebs als Bundesbedarfsplan gemäß § 12e des Energiewirtschaftsgesetzes gesetzlich festgestellt ist (§ 1 Abs. 1 EnWG). Im Abschnitt A (Schwandorf-Etzenricht) werden auf einer Länge von ca. 44 km insgesamt 114 Maste neu errichtet, mit einer Höhe von 30 bis 90 Meter. 111 Maste sind der Hauptleitung zuzuordnen, drei Maste werden darüber hinaus errichtet, um die 110-kV-Systeme in die Bestandsleitungen oder Umspannwerke einzubinden. Die Leitung verläuft durch das Gebiet der Gemeinde Etzenricht, der Gemeinde Pirk, des Marktes Luhe-Wildenau, der Stadt Schnaittenbach, des Marktes Wernberg-Köblitz, der Stadt Nabburg, der Gemeinde Schmidgaden, der Gemeinde Fensterbach, des Marktes Schwarzenfeld, der Stadt Schwandorf und der Stadt Weiden i. d. OPf. Es sind die drei Landkreise Neustadt a. d. W., Amberg-Sulzbach und Schwandorf und die kreisfreie Stadt Weiden i. d. OPf. betroffen. Es werden in der kreisfreien Stadt Weiden sechs Maste, im Landkreis Neustadt a.d.Waldnaab 20 Maste, im Landkreis Amberg-Sulzbach zwei Maste und im Landkreis Schwandorf 86 Maste neu errichtet. 118 Maste (94 der Bestandsleitung des Ostbayernrings und 24 Maste der 110-kV-Leitung) werden nach Inbetriebnahme der neuen Leitung zurückgebaut. Im Zuge der Bauausführung werden diverse Leitungsbauprovisorien und kleinere Baumaßnahmen, wie z.B. die Verrohrungen von Gräben, in den Leitungstrassen erforderlich.
Die Grundwassertemperatur im Ballungsraum von Berlin ist bzw. wird durch den Menschen tiefgreifend verändert. Die seit den 1980er Jahren im oberflächennahen Grundwasser des Landes Berlin durchgeführten Temperaturmessungen zeigen, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur z. T. um mehr als 4 °C gegenüber dem dünner besiedelten Umland erhöht ist. Die Temperaturmessungen belegen, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch in größeren Tiefen mit mehr als 20 m bemerkbar macht. Die Ursachen für die Temperaturerhöhung sind vielfältig und stehen im direkten Zusammenhang mit der fortschreitenden baulichen Entwicklung und den vorhandenen Nutzungen an der Erdoberfläche. Es lassen sich dabei direkte von indirekten Beeinflussungen der Grundwassertemperatur unterscheiden (s. a. Abb. 1): Unter einer direkten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden alle Wärmeeinträge in das Grundwasser durch das Abwasserkanalnetz, Fernheizleitungen, Stromtrassen und unterirdische Bauwerke wie Tunnel, U-Bahnschächte, Tiefgaragen etc. verstanden. Sie umfassen auch Wärmeeinträge, die mit der Grundwasserwärmenutzung und -speicherung in Verbindung stehen. Unter einer indirekten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden Prozesse im Zuge der Urbanisierung verstanden, die mit der Veränderung des Wärmehaushalts der bodennahen Atmosphäre entstehen. Nach Gross (1991) sind als wichtige Größen zu nennen: Die Störung des Wasserhaushalts durch einen hohen Versiegelungsgrad Die Veränderung der Bodeneigenschaften durch eine Anhäufung von Baukörpern (Veränderung der Oberflächenwärmeleitung und -wärmekapazität) Die Änderung des Strahlungshaushaltes durch Veränderungen in der Luftzusammensetzung Die anthropogene Wärmeerzeugung (Hausbrand, Industrie, Verkehr). Durch die o. g. Unterschiede wird im Vergleich zum Umland eine Veränderung des Wärmehaushalts hervorgerufen. Die Stadt heizt sich langsam auf, speichert insgesamt mehr Wärme und gibt diese wieder langsam an die Umgebung ab, d. h., sie kann allgemein als ein riesiger Wärmespeicher betrachtet werden. Langfristig führt dieser Prozess zu einer Erhöhung des langjährigen Mittels der Luft- bzw. Bodentemperatur (vgl. Karte 04.02, SenStadt 2001). Die langfristige Erwärmung des oberflächennahen Bodens führt auch zu einer Erwärmung des Grundwassers. Da die Temperatur die physikalischen Eigenschaften sowie die chemische und biologische Beschaffenheit des Grundwassers beeinflusst, können eine Qualitätsverschlechterung des Grundwassers und eine Beeinträchtigung der Grundwasserfauna die Folge sein. Berlin bezieht sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser, welches fast ausschließlich im Land Berlin gewonnen wird. Auch einen Großteil des Brauchwassers für industrielle Zwecke liefert das Grundwasser. Daher ist der Schutz des Grundwassers vor tief greifenden Veränderungen wie z. B. einer signifikanten Grundwassertemperaturerhöhung oder -erniedrigung von hoher Bedeutung – speziell vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Wasserwirtschaft. Seit 1978 werden in tiefen Grundwassermessstellen, die über das ganze Stadtgebiet des Land Berlin verteilt sind, verstärkt Temperaturprofile aufgenommen und zu raumzeitlichen Darstellungen des Grundwassertemperaturfeldes verarbeitet und ausgewertet. Das vorliegende Kartenwerk soll die Fortschreibung der vorliegenden Dokumentation zur zeitlichen Veränderung der Grundwassertemperatur unter dem Stadtgebiet sein und als Genehmigungsgrundlage für Grundwassertemperatur verändernde Maßnahmen dienen. Zusätzlich kann es in Kombination mit anderen thematischen Karten wie z. B. der Geologie und Hydrogeologie zur Entscheidungsfindung und Vorplanung einer energetischen Bewirtschaftung des Grundwassers herangezogen werden. Die Untergrundtemperatur ist z. B. eine wichtige Größe für die Auslegung von Erdwärmesondenanlagen. Innerhalb der letzten Jahre ist eine stark ansteigende Nachfrage nach Erdwärmesonden in Kombination mit Wärmepumpen zum Heizen und anderen thermischen Nutzungen des Untergrundes z. B. zur Klimatisierung von Gebäuden zu beobachten. Gerade im urbanen Bereich können die unterschiedlichsten thermischen Nutzungen auf engstem Raum miteinander konkurrieren. Um die Auswirkungen dieser Nutzungen zu überwachen, kommt der regelmäßigen Überwachung der Grundwassertemperatur eine zunehmend wichtige Bedeutung zu. Grundwassertemperatur und Temperaturjahresgang Die wesentliche Wärmequelle für den oberflächennahen Untergrund bis in ca. 20 m Tiefe ist die Sonneneinstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Diese ist maßgeblich für die Oberflächentemperatur verantwortlich. Der oberflächennahe Boden wird durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und dieser gibt die Wärme an die Atmosphäre und den Untergrund ab. Die Jahressumme des Strahlungsanteils der auf eine horizontale Oberfläche auftrifft (die sog. Globalstrahlung) beträgt im Land Berlin im Mittel rd. 1.000 kWh pro m² und Jahr. Wieviel Energie letztendlich über die Erdoberfläche in den Untergrund eingetragen wird, ist sehr stark von deren Oberflächenbeschaffenheit abhängig. Dabei spielen Faktoren wie z. B. die Farbe, der Feuchtegehalt sowie die Art und der Grad der Bodenbedeckung eine wichtige Rolle. Grundsätzlich unterliegen die Temperaturen an der Erdoberfläche und somit auch der Wärmeeintrag bzw. -austrag periodischen Schwankungen mit einem Zyklus von einem Jahr, entsprechend dem Verlauf der Jahreszeiten. Die Oberflächentemperatur dringt mit abnehmender Intensität in den Untergrund ein. Die Eindringtiefe und die Geschwindigkeit mit der die Wärme transportiert wird, ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. Beim Wärmetransport im Untergrund kann zwischen konduktivem und konvektivem Wärmetransport unterschieden werden. Während beim konvektiven Wärmetransport die Wärmebewegung durch Materie wie z. B. Grund- und Sickerwasser erfolgt, wird beim konduktiven Transport Energie durch Stoßfortpflanzung zwischen den Molekülen transportiert. Im Gegensatz zur Sonneneinstrahlung als Hauptwärmequelle der Erdoberfläche besitzt der aus dem Erdinnern zur Oberfläche gerichtete Erdwärmestrom , der seinen Ursprung in der Wärmeentwicklung beim Zerfall radioaktiver Isotope hat, nur eine untergeordnete Bedeutung. In der kontinentalen Erdkruste ist die Wärmestromdichte – definiert als Wärmestrom pro Flächeneinheit senkrecht zur Einheitsfläche – regional verschieden. Nach Hurtig & Oelsner (1979) und Honarmand & Völker (1999) beträgt die mittlere Wärmestromdichte im Land Berlin zwischen ca. 80 und 90 mW/m². Daraus berechnet sich als Jahressumme eine Energiemenge von rd. 0,75 kWh pro m² und Jahr und ist somit also rd. 1/1.000 geringer als die Globalstrahlung. Die Temperatur oberflächennaher Grundwässer wird also im Wesentlichen durch den Energieaustausch zwischen Sonne, Erdoberfläche und Atmosphäre, untergeordnet durch den aus dem Erdinneren zur Oberfläche gerichteten Wärmestrom bestimmt. Die regionale Jahresdurchschnittstemperatur an der Oberfläche in Berlin beträgt unter anthropogen unbeeinflussten Verhältnissen ca. 8,0 bis 8,5 °C. Während die tageszeitlichen Schwankungen nur eine Tiefe von bis zu 1,0 m erfassen, reichen die jahreszeitlichen bis in eine Tiefe zwischen 15 und max. 25 m. Ab dieser Tiefe, in der jahreszeitliche Einflüsse nicht mehr zu registrieren sind, – der sog. neutralen Zone -, steigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und der regionalen Wärmestromdichte an (Abb. 2). Im Berliner Raum beträgt der durchschnittliche Temperaturanstieg im Bereich bis ca. 300 m Tiefe 2,5 bis 3 °C / 100 m. Oberflächengestalt und Grundwassersituation Das in nahezu ostwestlicher Richtung verlaufende Warschau-Berliner Urstromtal trennt die Barnim-Hochfläche im Norden von der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte im Süden der Stadt (Abb. 3). Die Geländehöhen des Urstromtales betragen 30 bis 40 m NHN, während die Hochflächen durchschnittlich 40 bis 60 m über NHN liegen. Einzelne Höhen erheben sich bis über 100 Meter über das Meeresniveau (vgl. Karte 01.08, SenStadt 2010a). In Berlin ist der Porenraum der überwiegend sandig und kiesigen Sedimente der oberen 150 bis 200 Metern vollständig bis nahe an die Oberfläche mit Grundwasser erfüllt, das zur Trinkwasserversorgung der Stadt genutzt wird. Der Abstand vom Grundwasser bis zur Geländeoberkante (Grundwasserflurabstand) schwankt je nach Morphologie und Geologie zwischen 0 m und wenigen Metern im Urstromtal sowie fünf bis über 30 Meter auf den Hochflächen (vgl. Karte 02.07, SenStadt 2010b). Die Grundwasserentnahmen zur Trink- und Brauchwassergewinnung haben zur Ausbildung von weit gespannten Senktrichtern der Grundwasseroberfläche geführt, die die natürlichen Flurabstände und Grundwasserfließgeschwindigkeiten erhöhen sowie die natürlichen Grundwasserfließrichtungen verändern. Dadurch sind in den Bereichen, in denen Brunnengalerien in der Nähe von Flüssen und Seen Grundwasser fördern, influente Verhältnisse entstanden, d. h. das Oberflächenwasser infiltriert als Uferfiltrat in das Grundwasser. Da das Oberflächenwasser aber durch vielfache Kühlwassereinleitungen von Heizkraftwerken ganzjährig erwärmt ist (wie z. B. im Bereich der Spree), führt diese Infiltration im Einzugsbereich des Oberflächengewässers zwangsläufig zu einer Erwärmung des Grundwassers. Besiedlungsstruktur und klimatische Verhältnisse Das Land Berlin besitzt eine polyzentrale Besiedlungsstruktur, die durch das Vorhandensein zweier Hauptzentren, mehrerer kleinerer Stadtzentren sowie einem dichten Nebeneinander von Wohnen, Grünflächen, Gewerbe und Industrie charakterisiert ist. Größere Gewerbegebiete und Industrieansiedlungen liegen bevorzugt an den vom Stadtkern radial zum Stadtrand gerichteten Siedlungs- und Entwicklungsachsen sowie an kanalisierten Oberflächengewässern. Stark vereinfacht lassen sich folgende Unterscheidungen treffen (Abb. 4): Gebiete ohne Besiedlung, überwiegend Vegetation mit geringer bis mittlerer Siedlungsdichte und mit hoher Siedlungsdichte, Stadtzentren und Industrieansiedlungen. Bei der Betrachtung der lokalklimatischen Verhältnisse in Berlin zeigt vor allem für die baulich hochverdichtete Innenstadt tief greifende Veränderungen im Wärmehaushalt gegenüber dem Umland. Durch anthropogene Aktivitäten wird Energie als Wärme in die Stadtatmosphäre abgegeben. So beträgt die mittlere Jahreslufttemperatur im Außenbezirk Dahlem 8,9 °C, im Innenstadtbereich sind dagegen die durchschnittlichen Temperaturen bereits bis auf über 10,5 °C angestiegen (vgl. Karte 04.02, SenStadt 2001).
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