GRUNDWASSER-WÄRMEPOTENTIAL IM TALBODEN VON EBNAT ...

GRUNDWASSER-WÄRMEPOTENTIAL 

IM TALBODEN VON EBNAT-KAPPEL UND WATTWIL 

Bearbeitung Geologie: 

Potentialanalyse 

St. Gallen / Wil, 29. Juni 2011 

GEOLOGIEBÜRO LIENERT & HAERING AG 

9015 St.Gallen - Winkeln 

Schoretshuebstrasse 23 

Tel 071/371 17 33 

Fax 071/371 29 70 

E-Mail lh.winkeln@haering-geo.ch www.haering-geo.ch 

Bearbeitung Wärmenutzungspotential: 

8592 Uttwil (TG) 

Im Müsli 37, Postfach 61 

Tel 071/461 22 82 

Fax 071/461 22 83 

E-Mail lh.uttwil@haering-geo.ch 

Ingenieurbüro Calorex, Widmer & Partner AG 

Gallusstrasse 35, 9500 Wil 

Telefon: 071 / 913 27 70, Telefax: 071 / 913 27 89 

info@calorex.ch 

Projektleiter: Urs Zwingli

Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel / Wattwil Seite I 

INHALTSVERZEICHNIS 

Vorwort von Thomas Grob, Geschäftsführer energietal toggenburg .......................... 1 

1. AUSGANGSLAGE UND ZIELSETZUNG .................................................................. 2 

1.1 Ausgangslage ............................................................................................................ 2 

1.2 Auftrag ....................................................................................................................... 2 

1.3 Aufgabenstellung / Zielsetzung .................................................................................. 2 

2. GRUNDLAGEN ......................................................................................................... 3 

2.1 Geologisch-hydrogeologische Karten ........................................................................ 3 

2.2 Untersuchungsperimeter ........................................................................................... 3 

2.3 Vorhandene Bohrungen ............................................................................................. 3 

2.4 Datenlogger ............................................................................................................... 4 

2.5 Grundwasserschutzzonen und –areale ...................................................................... 4 

2.6 Belastete Standorte ................................................................................................... 4 

3. DURCHGEFÜHRTE ARBEITEN ............................................................................... 5 

4. GESETZLICHE GRUNDLAGEN ............................................................................... 5 

4.1 Grundsätze ................................................................................................................ 5 

4.2 Bestimmungen des Bundes ....................................................................................... 5 

4.3 Bestimmungen des Kantons ...................................................................................... 7 

4.4 Wegleitungen des Bundes ......................................................................................... 7 

4.5 Planerischer Grundwasserschutz .............................................................................. 7 

5. BEWILLIGUNGSVERFAHREN ................................................................................. 8 

5.1 Grundsätze ................................................................................................................ 8 

5.2 Wasserrechtsverleihungsverfahren ............................................................................ 8 

6. GEOLOGISCHE UND HYDROGEOLOGISCHE VERHÄLTNISSE ........................... 9 

6.1 Geologische Übersicht ............................................................................................... 9 

6.2 Felsuntergrund ........................................................................................................ 10 

6.2.1 Ebnat-Kappel ............................................................................................ 10 

6.2.2 Wattwil ...................................................................................................... 10 

6.3 Hydrogeologie ......................................................................................................... 10 

6.4 Durchlässigkeit ........................................................................................................ 11 

6.5 Transmissivität ......................................................................................................... 12 

6.6 Grundwasserspiegel ................................................................................................ 12 

6.6.1 Allgemeine Bemerkungen ......................................................................... 12 

6.6.2 Talboden von Ebnat-Kappel ..................................................................... 13 

6.6.3 Talboden von Wattwil ............................................................................... 14 

6.7 Grundwasserneubildung .......................................................................................... 14 

6.7.1 Allgemeine Bemerkungen ......................................................................... 14 

6.7.2 Talboden von Ebnat-Kappel ..................................................................... 14 

6.7.3 Talboden von Wattwil ............................................................................... 15 

GEOLOGIEBÜRO LIENERT & HAERING AG Energietal Toggenburg

Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel / Wattwil Seite II 

6.8 Wasserqualität ......................................................................................................... 15 

7. HYDROTHERMIE ................................................................................................... 16 

7.1 Jahresverlauf der Grundwassertemperatur .............................................................. 16 

7.2 Talboden von Ebnat-Kappel .................................................................................... 16 

7.3 Talboden von Wattwil .............................................................................................. 18 

7.4 Auswirkungen auf die Nutzung ................................................................................ 18 

8. WÄRMENUTZUNG ................................................................................................. 19 

8.1 Grundwasserwärmenutzungskarte .......................................................................... 19 

8.1.1 Einteilung in verschiedene Bereiche ......................................................... 19 

8.1.2 Vorgehen zur Erstellung der Karte ............................................................ 19 

8.1.3 Verbotene und ungeeignete Gebiete ........................................................ 21 

8.1.3.1 Grundwasserschutzzonen und –areale .................................................... 21 

8.1.3.2 Belastete Standorte ................................................................................. 21 

8.1.3.3 Geologische und hydrogeologische Gründe ............................................ 21 

8.1.4 Mässig geeignete Gebiete ........................................................................ 22 

8.1.5 Mässig bis gut geeignete Gebiete ............................................................. 22 

8.1.6 Gut bis sehr gut geeignete Gebiete .......................................................... 22 

8.1.7 Hinweise zur Anwendung der Grundwasserwärmenutzungskarte............. 23 

8.2 Approximative Hochrechnung auf das nutzbare Wärmepotential ............................. 23 

9. WÄRMENUTZUNGSPOTENTIAL ........................................................................... 25 

9.1 Ausgangslage und Zielsetzung ................................................................................ 25 

9.1.1 Ausgangslage ........................................................................................... 25 

9.1.2 Auftrag ...................................................................................................... 26 

9.1.3 Aufgabenstellung / Zielsetzung ................................................................. 26 

9.2 Grundlagen .............................................................................................................. 26 

9.2.1 Grundwassertemperaturen ....................................................................... 26 

9.2.2 Grundwasserfördermenge ........................................................................ 32 

9.2.3 Grundwasserabkühlung ............................................................................ 34 

9.2.4 Spezifische Wärmenutzung ...................................................................... 35 

9.2.5 Anzahl Wärmenutzungsanlagen ............................................................... 37 

9.2.6 Gewinnungsfaktor ..................................................................................... 39 

9.2.7 Prinzipielle Einbindung ............................................................................. 42 

9.2.8 Grundwasser-Entnahme ........................................................................... 49 

9.2.9 Grundwasser-Rückgabe ........................................................................... 50 

9.3 Wärmenutzungspotential Ebnat-Kappel ................................................................... 51 

9.4 Wärmenutzungspotential Wattwil ............................................................................. 57 

9.5 Zusammenfassung .................................................................................................. 63 

10. SCHLUSSWORT .................................................................................................... 64 

GEOLOGIEBÜRO LIENERT & HAERING AG / CALOREX, Widmer & Partner AG Energietal Toggenburg

Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel / Wattwil Seite III 

ANHANG 

Nr. 1: Verwendete Unterlagen 

Nr. 2: Übersichtsplan Ebnat-Kappel mit Standorten der Datenlogger 

Nr. 3: Übersichtsplan Wattwil mit Standorten der Datenlogger 

Nr. 4: Wasserrechtsverleihungsverfahren; Wichtige Unterlagen 

Nr. 5: Grundwasserspiegelmessungen Ebnat-Kappel 

Nr. 6: Grundwasserspiegelmessungen Wattwil 

Nr. 7: Grundwassertemperaturen Ebnat-Kappel 

Nr. 8: Grundwassertemperaturen Wattwil 

Nr. 9: Jahresverlauf der Grundwassertemperaturen beim Profil Bürstenfabrik 

Nr. 10: Profilmessungen Temperatur und Leitfähigkeit an verschiedenen Messstellen 

Nr. 11: Auflistung aller Bohrungen mit Angaben zur Ergiebigkeit 

Nr. 12: Bohrprofile 2010 

BEILAGEN 

Nr. 1: Grundlagenkarte Teil Ebnat-Kappel; Plan Nr. 2009-135/1 

Nr. 2: Grundlagenkarte Teil Wattwil Süd; Plan Nr. 2009-135/2 

Nr. 3: Grundlagenkarte Teil Wattwil Nord; Plan Nr. 2009-135/3 

Nr. 4: Geologisches Profil 1; Plan Nr. 2009-135/4 




Nr. 8: Grundwasserwärmenutzungskarte Teil Ebnat-Kappel; Plan Nr. 2009-135/8 

Nr. 9: Grundwasserwärmenutzungskarte Teil Wattwil Süd; Plan Nr. 2009-135/9 

Nr. 10: Grundwasserwärmenutzungskarte Teil Wattwil Nord; Plan Nr. 2009-135/10 


Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel / Wattwil Seite 1 

Vorwort von Thomas Grob, Geschäftsführer energietal toggenburg 

Grundwasser ist ein guter Energieträger in der Familie der untiefen, geothermischen Wärmenutzungen. 

Das Wärmepotential von Grundwasser ist bis zu 30% höher als bei den häufig 

verwendeten Erdsonden und noch höher, als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen. Die Bohrungen 

müssen wesentlich weniger tief erfolgen als bei Erdsonden, was sich auch auf die Erstellungskosten 

positiv auswirkt. Die Realisierung von Grundwassernutzungen ist mit Risiken 

verbunden, da nur mit Bohrungen abschliessend festgestellt werden kann, ob genügend 

nutzbares Wasser vorhanden ist. 

Die Gemeinden Ebnat-Kappel und Wattwil verfügen über grössere, zusammenhängende 

Grundwasserleiter im besiedelten Gebiet. Aufgrund der starken Nachfrage für die Nutzung 

von erneuerbaren Energien ist der Druck auf die Grundwassernutzung stark gestiegen. 

Grundwasser hat aber auch andere wichtige Funktionen, beispielsweise für die Entwicklung 

der Gewässer, der Wasserspeicherung für die Natur und die Trinkwasserversorgung. 

Mit der Potentialanalyse Wattwil – Ebnat-Kappel soll untersucht werden, wie gross das nutzbare 

Potential ist, wo es vorhanden ist und in welcher Art es genutzt werden kann. Die Analyse 

soll den Investoren helfen, die Beurteilung auf einer guten Basis vornehmen und die 

Risiken eindämmen zu können. Die Behörden sollen eine Grundlage für die Bewilligungserteilung 

und die zielgerichtete Nutzung erhalten. Die Analyse deckt auch einen wichtigen Teilbereich 

für die Erarbeitung eines Energiekonzepts ab. 

GEOLOGIEBÜRO LIENERT & HAERING AG Energietal Toggenburg


1. AUSGANGSLAGE UND ZIELSETZUNG 

1.1 Ausgangslage 

Im Talboden der Gemeinden Ebnat-Kappel und Wattwil im Toggenburg sind grössere zusammenhängende 

Grundwasservorkommen vorhanden. Die Grundwasservorkommen liegen 

teilweise im besiedelten Gebiet, weshalb sie sich für die Energienutzung eignen könnten. 

In der "Familie der Geothermie" ist das Grundwasser ein guter Energieträger. Mittels Wärmepumpen, 

welche dem Grundwasser Wärme entziehen und auf ein höheres nutzbares 

Energieniveau heben, kann Heizenergie gewonnen werden. Das Grundwasser eignet sich 

aufgrund seiner Reinheit und seiner relativ gleichmässigen Temperatur als Wärmequelle für 

Wärmepumpen. Durch die Rückgabe des Grundwassers in das gleiche Grundwasservorkommen 

kann eine Beeinträchtigung der Grundwassermenge verhindert werden. 

Eine mögliche Grundwassernutzung ist abhängig von der Ergiebigkeit des Grundwasserleiters 

an einem gewissen Standort. Bei zu geringen Grundwassermächtigkeiten, bei Standorten 

innerhalb eines Katastereintrags oder bei Standorten innerhalb einer Grundwasserschutzzone 

oder eines Grundwasserschutzareals sind Grundwassernutzungen ausgeschlossen. 

Aufgrund dieser Kriterien gibt es innerhalb eines Grundwasservorkommens unterschiedlich 

geeignete Gebiete zur Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle. 

Die energetische Nutzung des Grundwassers ermöglicht die Reduzierung von fossilen und 

anderen umweltbelastenden Energiequellen. Gegenüber den häufig verwendeten Erdwärmesonden 

ist das Wärmepotential von Grundwasser deutlich höher und die geringere Bohrtiefe 

wirkt sich positiv auf die Erstellungskosten aus. 

1.2 Auftrag 

Die energietal toggenburg mit Sitz in Wattwil hat 2009 zusammen mit den Gemeinden und 

Wasserversorgungen Ebnat-Kappel und Wattwil sowie dem Amt für Umwelt und Energie 

St.Gallen (AFU) das Projekt Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel / Wattwil lanciert. 

Die Projektleitung, vertreten durch Thomas Grob, beauftragte unser Büro, für das definierte 

Untersuchungsgebiet eine Potentialanalyse durchzuführen. Der Untersuchungsperimeter 

umfasst die Talebene zwischen Ebnat-Kappel im Südosten und Wattwil im Nordwesten. In 

der Potentialanalyse soll ermittelt werden, in welchen Gebieten Grundwasser zu Wärmezwecken 

genutzt werden könnte. 

1.3 Aufgabenstellung / Zielsetzung 

Im Zusammenhang mit der Potentialanalyse mussten folgende Aufgaben erfüllt werden: 

� Beschaffung der vorhandenen Unterlagen in den Archiven der Gemeinden, des AFU’s, 

der Wasserversorgungen und privater Büros; 

� Auswertung der hydrogeologischen Grundlagen im Talboden von Ebnat-Kappel und 

Wattwil im Hinblick auf die potentielle Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle; 

� Ergänzung der hydrogeologischen Daten mit neuen Bohrungen; 

� Erstellen und Betreiben eines Messstellennetzes (Datenlogger); 



� Erhebung hydrogeologisch relevanter Daten (Mächtigkeit und Durchlässigkeit des 

Grundwasserleiters, Schwankungen des Grundwasserspiegels, Jahres–Temperaturverlauf); 

� Darstellung der Grundwasserleiter in Querprofilen. 

Das Projektziel umfasst 

� die planerische Darstellung der differenzierten Grundwassergebiete in Bezug auf das 

nutzbare Wärmepotential; 

� die Erarbeitung einer Entscheidungsgrundlage für die Beratung von Wärmebezügern. 

2. GRUNDLAGEN 

2.1 Geologisch-hydrogeologische Karten 

Für die Erarbeitung der Potentialanalyse waren die folgenden Karten von Bedeutung: 

� Kantonale Gewässerschutzkarte; 

� Kantonale Grundwasserkarte; 

� Geologischer Atlas der Schweiz 1 : 25'000, Blatt Nesslau (Nr. 1114), unpubliziert; 

� Hydrogeologische Karte der Schweiz 1 : 100'000, Blatt Toggenburg (Nr. 5), inkl. Erläuterungen. 

2.2 Untersuchungsperimeter 

Der Untersuchungsperimeter umfasst die Talebene von Ebnat-Kappel bis Wattwil und wird 

seitlich gegeben durch die Begrenzungslinie des Grundwasserleiters aus der kantonalen 

Grundwasserkarte. 

2.3 Vorhandene Bohrungen 

Aufgrund diverser geologischer und hydrogeologischer Abklärungen (Grundwasserevaluationen, 

Baugrunduntersuchungen, Untersuchungen zur Erdwärmenutzung, Grundwasserfassungen, 

Altlastenabklärungen etc.) gibt es im Talboden von Ebnat-Kappel und Wattwil eine 

Vielzahl an Aufzeichnungen von Sondierbohrungen. Mehr als dreihundertzwanzig Bohrprofile 

konnten in den Archiven des Kantons und der Gemeinden sowie in unserem Archiv ausfindig 

gemacht und ausgewertet werden. Die Bohrprofile enthalten wichtige Informationen über den 

Aufbau des Untergrundes sowie über die Lage und den Aufbau der Grundwasserleiter und 

des Grundwasserstauer. Einige der Bohrprofile bzw. die dazugehörigen Berichte beinhalten 

zusätzliche Angaben über die Lage des Grundwasserspiegels, über die Durchlässigkeit des 

Grundwasserleiters (“k-Wert“) und über die nachgewiesene oder vermutete Ergiebigkeit. 



Die Datendichte innerhalb des Untersuchungsperimeters variiert sehr stark. Es gibt Gebiete 

wie z.B. bei der Firma Neher in Ebnat-Kappel und bei den Firmen Heberlein und Högg in 

Wattwil, wo viele neuere Bohrungen mit nützlichen Informationen vorhanden sind. Im Gegensatz 

dazu sind zwischen den Dörfern Ebnat-Kappel und Wattwil oder nördlich von Wattwil 

nur wenige Bohraufnahmen vorhanden. 

In überbauten Gebieten, wo grundsätzlich das Interesse für eine Grundwassernutzung ausgewiesen 

wäre, aber bisher ausreichende Informationen bezüglich der Grundwassernutzung 

fehlten, wurden sechs neue Bohrungen (Bohrprofile vgl. Anhang Nr. 12) abgeteuft. Mit den 

neu gewonnen hydrogeologischen Kenndaten konnten wichtige Informationslücken geschlossen 

werden. 

2.4 Datenlogger 

Die Grundwasservorkommen entlang der Thur sind z.T. stark von der Wasserführung der 

Fliessgewässer, insbesondere von der Thur, abhängig. Bei Hochwasser steigt der Grundwasserspiegel 

deutlich an, bei Trockenheit sinkt er. Ähnlich reagiert die Grundwassertemperatur 

auf die saisonalen Temperaturschwankungen der Oberflächengewässer, aber auch auf 

Witterungseinflüsse. Damit eine gesicherte Aussage bzgl. den Grundwassertemperaturen, 

dem Niveau des Grundwasserspiegels – und somit der nutzbaren Wassermenge – und dem 

Einfluss der Fliessgewässer auf die Grundwasservorkommen vorgenommen werden konnte, 

wurde in einigen ausgewählten Bohrungen Datenlogger eingebaut (vgl. Anhang Nr. 2 und 

Nr. 3). Im Gebiet Ebnat-Kappel mussten ältere Bohrungen für den Einbau des Datenloggers 

reaktiviert werden. Die Datenlogger zeichneten stündlich den Grundwasserspiegel und die 

Grundwassertemperatur auf. 

Zudem wurden uns von der DK Ebnat-Kappel die Grundwasserspiegelaufzeichnungen der 

Grundwasserfassung (GWF) Rohrgarten zur Verfügung gestellt. 

2.5 Grundwasserschutzzonen und –areale 

Die Standorte der Grundwasserschutzzonen und –areale im Untersuchungsgebiet wurden 

aus der kantonalen Gewässerschutzkarte entnommen. Gemäss den gesetzlichen Bestimmungen 

sind innerhalb der Grundwasserschutzzonen und –areale keine Entnahmebrunnen 

und Versickerungsbauwerke für die Nutzung von Grundwasser zu Heiz- und Kühlzwecken 

erlaubt. 

2.6 Belastete Standorte 

Aufgrund der unbestimmten Risiken und des Aufwandes bei einer Grundwasserwärmenutzungsanlage 

innerhalb eines belasteten Standorts wird vom Bau einer Grundwasserwärmenutzungsanlage 

in belasteten Standorten abgeraten. Die belasteten Standorte im Talboden 

von Ebnat-Kappel und Wattwil wurden aus dem kantonalen Kataster der belasteten Standorte 

(KbS) des Geoportals übernommen. 



3. DURCHGEFÜHRTE ARBEITEN 

Im Rahmen dieser Potentialanalyse wurden folgende Arbeiten ausgeführt: 

� Archivrecherchen zur Beschaffung der vorhandenen hydrogeologischen Daten; 

� Erstellen der Übersichtskarten für die Gemeinden Ebnat-Kappel und Wattwil mit allen 

relevanten Messstellen, Grundwasserschutzzonen und –arealen sowie belasteten 

Standorten; 

� Erfassen der Grundlagendaten in einer Datenbank; 

� Auswertung der Grundlagendaten; 

� Installation und Betreuung von fünfzehn Datenloggern; 

� Ergänzung der hydrogeologischen Grundlagen mit sechs zusätzlichen Kernbohrungen; 

� Auswertung der Grundwasserspiegeldaten (Grundwasserstände aus historischen und 

aktuellen Bohraufzeichnungen, Datenlogger); 

� Auswertung der Wassertemperaturmessungen (Datenlogger); 

� Erfassen ausgewählter Temperaturprofile in Bohrungen und Grundwasserfassungen; 

� Erstellen der geologischen und hydrogeologischen Querprofile in Ebnat-Kappel und 

Wattwil; 

� Graphische Darstellung der Nutzbarkeit des Grundwassers in Grundwasserwärmenutzungskarten; 

� Erstellung eines hydrogeologischen Berichtes. 

4. GESETZLICHE GRUNDLAGEN 

4.1 Grundsätze 

Der qualitative und quantitative Schutz von Grundwasservorkommen ist von zentraler Bedeutung, 

um die Vorkommen für künftige Generationen sicherzustellen. Die Nutzung des 

Grundwassers birgt bei unsachgemässem Bau und Betrieb Risiken für die Qualität und bei 

zu hoher Entnahme für die Quantität des Grundwassers. Der Gesetzgeber hat deshalb auf 

Bundes- und Kantonsebene mit Gesetzen, Weisungen und Wegleitungen einen rechtlichen 

Rahmen definiert. Diese gesetzlichen Grundlagen regeln das Vorgehen auch für die Wärmenutzung 

aus dem Grundwasser. 

4.2 Bestimmungen des Bundes 

Auf Bundesebene sind für die Wärmenutzung aus dem Untergrund insbesondere die Gesetze 

und Verordnungen zum Gewässerschutz von Bedeutung. Die folgenden eidgenössischen 

Rechtsgrundlagen sind insbesondere massgebend: 



Bundesverfassung der Schweiz. Eidgenossenschaft vom 18. April 1999 (BV, SR 101) 

� Art. 76: Der Bund legt Grundsätze über die Erhaltung und die Erschliessung der Wasservorkommen, 

über die Nutzung der Gewässer zur Energieerzeugung und für Kühlzwecke 

sowie über andere Eingriffe in den Wasserkreislauf fest und erlässt unter anderem 

Vorschriften über den Gewässerschutz. 

Gewässerschutzgesetz vom 24. Januar 1991 (GSchG, SR 814.20) 

� Art. 3: Das Bundesgesetz über den Schutz der Gewässer schreibt eine allgemeine Sorgfaltspflicht 

vor und verpflichtet jedermann, alle nach den Umständen gebotene Sorgfalt 

anzuwenden, um nachteilige Einwirkungen auf die Gewässer zu vermeiden. 

� Art. 19 Abs. 2: Das Gewässerschutzgesetz verlangt eine kantonale Bewilligung für Bauten, 

Anlagen, Grabungen, Erdbewegungen und ähnliche Arbeiten in besonders gefährdeten 

Bereichen, wenn sie die Gewässer gefährden können. 

� Art. 43 Abs. 3: Grundwasservorkommen dürfen nicht dauernd miteinander verbunden 

werden, wenn dadurch Menge oder Qualität des Grundwassers beeinträchtigt werden 

können. 

Ferner sind die Artikel 4, 20, 21 und 45 GSchG zu beachten. 

Gewässerschutzverordnung vom 28. Oktober 1998 (GSchV, SR 814.201) 

� Art. 31: Bei der Erstellung von Anlagen in Gebieten mit nutzbaren Grundwasservorkommen 

sind besondere Schutzmassnahmen einzuhalten. Als Schutzmassnahmen 

nennt die Verordnung die Massnahmen nach Anhang 4 Ziffer 2 GSchV sowie Überwachungs-, 

Alarm- und Bereitschaftsdispositive. 

� Art. 32: Für Anlagen in besonders gefährdeten Bereichen, die eine Gefahr für die Gewässer 

darstellen können, konkretisiert Artikel 32 GSchV die in Artikel 19 Absatz 2 

GSchG statuierte Bewilligungspflicht. Insbesondere für Bohrungen in Gebieten mit nutzbaren 

Grundwasservorkommen nennt Artikel 32 GSchV die Bewilligungspflicht explizit. 

Der Gesuchsteller muss den Nachweis erbringen, dass die Anforderungen zum Schutz 

der Gewässer erfüllt sind. Zum Schutz der Gewässer legt die kantonale Fachstelle Auflagen 

und Bedingungen sowie die Anforderungen an die Stilllegung der Anlage fest. Sie 

erteilt eine Bewilligung, wenn ein ausreichender Schutz der Gewässer gewährleistet 

werden kann. 

� Anhang 2 Ziffer 21: In diesem Anhang werden die allgemeinen Anforderungen an die 

Wasserqualität unterirdischer Gewässer geregelt. So darf gemäss Absatz 3 die Temperatur 

des Grundwassers durch Wärmeeintrag oder Wärmeentzug gegenüber dem natürlichen 

Zustand um höchstens 3 Grad Celsius verändert werden, wobei örtlich eng begrenzte 

Temperaturveränderungen vorbehalten bleiben. Absatz 4 enthält Anforderungen, 

die bei der Versickerung von Abwasser zu beachten sind und gemäss Absatz 5 

dürfen durch Versickerungsanlagen und Wasserentnahmen die schützende Deckschicht 

möglichst nicht verletzt und die Hydrodynamik nicht derart verändert werden, dass sich 

nachteilige Auswirkungen auf die Wasserqualität ergeben. 

Im Übrigen sind auch Artikel 29 und der Anhang 4 GSchV relevant. 



4.3 Bestimmungen des Kantons 

Gemäss Art. 76 Abs. 4 BV verfügen die Kantone über die Wasservorkommen. Es liegt also 

im Kompetenzbereich der Kantone, die Wassernutzung durch Verleihung von Nutzungsrechten 

zu erlauben. 

Auf kantonaler Ebene ist neben den gewässerschutzrechtlichen Bestimmungen bei der 

Grundwassernutzung auch das kantonale Gesetz über die Gewässernutzung (sGS 751.1) 

relevant: 

� Art. 13: Die Errichtung und der Betrieb von Wärmepumpen bedürfen einer Verleihung 

des zuständigen Departements. 

� Art. 16: Das Verleihungsgesuch (mit Anlagebeschrieb und Projektplänen) wird in den 

Gemeinden, in denen die zu nutzenden Gewässerabschnitte liegen, während dreissig 

Tagen zur Einsicht aufgelegt. 

� Art. 19: Die Verleihung ist zu erteilen, falls der Staat von dem ihm zustehenden Vorzugsrecht 

keinen Gebrauch machen will und falls eine Gefährdung öffentlicher Interessen 

nicht zu befürchten ist. 

4.4 Wegleitungen des Bundes 

Die Wegleitung Grundwasserschutz 1 präzisiert, dass die Wärmenutzung insgesamt, also 

unter Berücksichtigung aller im betrachteten Grundwassergebiet installierten Anlagen, die 

natürliche saisonale Temperatur des Grundwassers um nicht mehr als 3 °C verändern darf. 

Im Umkreis von maximal 100 m um das Versickerungsbauwerk ist jedoch eine Temperaturveränderung 

von mehr als 3 °C zulässig. 

Weiter steht im gleichen Kapitel geschrieben, dass zum Schutz vor einer Verschmutzung des 

versickernden Wassers, Vorkehrungen zu treffen sind, welche eine Verschmutzung, z.B. 

durch ein Leck in der Wärmetauscheranlage, rechtzeitig erkennen lassen. Zudem ist sicherzustellen, 

dass keine Schadstoffe aus Drittquellen in die Versickerungsanlage gelangen können. 

Ferner ist auch die Vollzugshilfe "Wärmenutzung aus Boden und Untergrund" (BAFU 2009) 

zu beachten. 

4.5 Planerischer Grundwasserschutz 

Um den Schutz bestehender und künftiger Trinkwasserfassungen sicherzustellen und die für 

die Trinkwasserversorgung nutzbaren unterirdischen Gewässer zu erhalten, wurde der Gewässerschutzbereich 

Au bezeichnet. Grundwasserschutzzonen und –areale befinden sich 

immer im Gewässerschutzbereich Au. Innerhalb von Grundwasserschutzzonen und –arealen 

sind Grundwasserwärmenutzungen nicht zugelassen. Für die Rückgabe bzw. Rückversickerung 

des abgekühlten oder erwärmten Wassers ist zudem ein Mindestabstand zu bestehenden 

Grundwasserschutzzonen und –arealen einzuhalten. 

1 Wegleitung ‚Grundwasserschutz’ (Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, BUWAL, 2004, 

heute Bundesamt für Umwelt, BAFU), Seite 66; Kapitel: Wärmenutzung aus dem Untergrund 



In folgender Tabelle sind die Möglichkeiten der Wärmenutzung aufgelistet: 

Grundwassergebiet und Grundwassernutzung Gewässerschutz- Anlagegrösse für die 

bereich/Zone S Wärmenutzung 

Für die Wassergewin- Grundwasserschutzzonen S Wärmenutzung nicht 

nung genutzte oder nutz- und –areale 

zulässig 

bareGrundwasservor- Mittlere bis grosse Grund- Au 

Festlegung in Grundkommen 

sowie die zu wassermächtigkeitwasserwärmenut 

ihrem Schutz notwendi- Geringe Grundwasser- Au 

zungsplangen 

Randgebiete 

mächtigkeit oder 

-ergiebigkeit 

Gebiete ausserhalb von Kein für die Wassergewin- üB, Ao 

Kleinanlagen möglich 

nutzbaren Grundwassernung nutzbares Grundwasleiternservorkommen 

vorhanden 

Tabelle 4.1: Mögliche Nutzung der Grundwasserwärme aus hydrogeologischer Sicht (In Anlehnung an 

die Zusammenstellung in der Planungshilfe "Wärmenutzung von Grundwasser"; Baudirektion Kanton 

Zürich, Juni 2008) 

5. BEWILLIGUNGSVERFAHREN 

5.1 Grundsätze 

Die Bewilligungspraxis soll sicherstellen, dass die unterirdischen Gewässer auch zukünftigen 

Generationen eine sichere und einwandfreie Trinkwassergewinnung ermöglichen. Deshalb 

ist eine sorgfältige Planung und Ausführung der Anlagen unabdingbar. Für die Bewilligung 

zum Entzug von Wärme aus dem Grundwasser sind die kantonalen Behörden zuständig. Im 

Kanton St.Gallen ist dies das Amt für Umwelt und Energie (AFU SG). 

Die Errichtung und der Betrieb von Wärmepumpenanlagen mit Nutzung von Wasser bedarf 

gemäss dem Gesetz über die Gewässernutzung (sGS 751.1) einer Verleihung (Konzession) 

des Baudepartmentes. Zusätzlich ist eine gewässerschutzrechtliche Bewilligung notwendig 

und eine kommunale Baubewilligung kann erforderlich sein. 

5.2 Wasserrechtsverleihungsverfahren 

Die Darstellung des gesamten Wasserrechtsverleihungsverfahren (Vorabklärung, Gesuchseinreichung 

und Bewilligungsverfahren) und die wichtigsten Unterlagen für die Gesuchsstellung 

sind im Anhang Nr. 4 zusammengestellt. 

Im Internet wird das Wasserrechtsverleihungsverfahren unter der folgenden Adresse beschrieben: 

http://www.umwelt.sg.ch/home 

-> Recht und Verfahren 

->Bewilligungsverfahren 

-> Gewässernutzung/Wasserbau 

-> Verleihungen und Bewilligungen 



6. GEOLOGISCHE UND HYDROGEOLOGISCHE VERHÄLTNISSE 

6.1 Geologische Übersicht 

Der Talboden zwischen Ebnat-Kappel und Lichtensteig wird geprägt durch ein glazial übertieftes 

Becken, welches in Ebnat-Kappel durch mehrere Felsschwellen in Mulden unterteilt 

wird. Die Felsoberfläche wurde durch den Thurgletscher geformt, der ein Tal von einer Breite 

zwischen 750 bis 1250 m gestaltete. Die Talmulde verläuft mehrheitlich quer zum Streichen 

der Gesteinsschichten. Somit fallen die Gesteinsschichten in der subalpinen Molasse mit 

einer Neigung von durchschnittlich ca. 45° in südöstliche Richtung und in der flachliegenden 

Molasse mit einer durchschnittlichen Neigung von 40° in nordwestliche Richtung 2 . 

Bei seinem letzten Rückzug in Richtung Alpen gegen Ende der letzten Eiszeit (Würmeiszeit) 

vor etwa 10'000 Jahren hinterliess der Thurgletscher zwischen Lichtensteig und Ebnat- 

Kappel eine mit Grundmoräne überzogene Wanne, worin sich durch das Schmelzwasser ein 

Gletschersee bildete. Dieser See wurde durch die Thur vom Mündungsbereich im Raum Ebnat-Kappel 

her langsam mit Geschiebe aufgefüllt, wobei die grobkörnigen Bestandteile bereits 

bei der Einmündung, die feinkörnigen Ablagerungen (Ton, Silt) weiter von der Einmündung 

weggetragen und abgelagert wurden. Aus diesem Grunde reichen die sandigen Schotter 

mit wechselndem Siltgehalt bei Untersand bis auf den felsigen Stauer (Profil 1), während 

weiter nördlich die sandigen Kiesschichten von hauptsächlich siltigen Schichten unterlagert 

sind. Die mächtigen Siltablagerungen in den Profilen 3 und 4 (Wattwil) zeigen die weit von 

der Mündung entfernten Seeablagerungen an. 

Nach dem Rückzug des Gletschers lagerten in den Randgebieten des Taltroges kleinere 

Bäche Schutt und Geröll ab, die sich aufgrund der z.T. gleichzeitigen Ablagerung mit den 

Schottern oder den Seeablagerungen verzahnten. Im Einzugsgebiet der Nebenbäche besteht 

der Fels hauptsächlich aus Kalksandstein, weshalb der Bachschutt überwiegend aus 

sandigem Material aufgebaut und nicht sehr gut durchlässig ist. 

Durch den Abtrag der Felsschwelle unterhalb Lichtensteig senkte sich der Wasserspiegel 

des Schmelzwassersees allmählich ab, bis er ganz verlandete. Die Thur bildete ein Flusssystem 

aus und begann den ehemaligen Seeboden mit ihrem Geschiebe aufzuschottern. 

Dabei konnten sich teilweise Flussrinnen auch in die unterliegenden Einheiten etwas eintiefen, 

was im Profil 3 mit dem ehemaligen Verlauf der Thur deutlich zu erkennen ist. Mit der 

Aufschotterung wurden die Seeablagerungen mit einer bis zu 7 m mächtigen Schicht aus 

Thurschottern überdeckt. Die Thurschotter bestehen nicht nur aus gut durchlässigen sandigen 

Kiesschichten. Lehmige Zwischenlagen und Sandlinsen sind Zeugen geringer Wasserführung. 

Vereinzelt sind an den Talhängen Reste von Schotterterrassen anzutreffen, wie z.B. beim 

Kloster St. Maria in Wattwil. Diese bis zu 60 m mächtige Schotterterrasse wurde in der 

Würmzeit durch Ablagerungen des Feldbaches und möglicherweise auch der Thur gebildet. 

2 Die Profile im Anhang wurden ungefähr parallel zum Streichen der Gesteinsschichten gezeichnet, 

weshalb das Fallen der Schichten in den Querprofilen nicht ersichtlich ist. 



6.2 Felsuntergrund 

6.2.1 Ebnat-Kappel 

Die Gemeinde Ebnat-Kappel liegt tektonisch gesehen im Gebiet der subalpinen (aufgeschobenen) 

Molasse. Die im Vorland der Alpen abgelagerten Gesteine der Unteren Süsswassermolasse 

USM (Sandstein, Mergel, Nagelfluh) wurden vor ein paar Millionen Jahren von 

der nach Norden greifenden Alpenbildung durch die helvetischen Decken überfahren und 

dachziegelartig gegen Norden geschoben. Der Übergang von der subalpinen Molasse in die 

flachliegende Molasse liegt zwischen Ebnat-Kappel und Wattwil. Nebst diesem Übergang 

gibt es zwischen Ebnat-Kappel und Wattwil auch den Übergang von der USM über die Obere 

Meeresmolasse OMM in die Obere Süsswassermolasse OSM. 

Die Felsoberfläche im Talboden von Ebnat-Kappel weist ein ausgeprägtes Relief auf. Bei der 

evangelischen Kirche Ebnat und dem Schulhaus Schafbüchel zieht ein Molasse-Querriegel 

durch, der gegen den Schwarzen Steg absinkt, am anderen Thurufer aber rasch wieder ansteigt. 

Diese Felsschwelle bot dem Thurgletscher einen erhöhten Erosionswiderstand und 

führte zur Ausbildung einer Mulde im vorgelagerten Gebiet. Zwischen Schafbüchel und 

Rohrgarten ist der Felsverlauf mehrheitlich flach. Bei der evangelischen Kirche Kappel zieht 

in den Talboden wieder ein Felskopf hinein, der steil gegen die GWF Unterdorf abfällt. Bei 

der Brücke vor dem Restaurant Schützengarten und östlich der Felsensteinstrasse belegen 

weitere Felsaufschlüsse die Unterteilung der Mulde in einzelne Wannen. 

Im Profil 1 wird die Felsoberfläche in der nordöstlichen Talmulde bei der Bohrung 52-86 in 

15.5 m Tiefe und in der südwestlichen Talmulde bei der Thur in der Bohrung SB 7-69 in 13.5 

m Tiefe unter der Terrainoberfläche angetroffen. Die Tiefe des Fels ist im Profil 2 durch die 

Bohrung 59-86 (nicht ganz im Zentrum der Mulde) auf 20.5 m unter der Oberfläche gegeben. 

6.2.2 Wattwil 

In Wattwil besteht der Felsuntergrund aus Gesteinen der OSM (Miocaen, ca. 22.5 bis 5 Mio. 

Jahre alt; schwach bis mittelstark verfestigte Nagelfluh, Sandstein und Mergellagen). Die 

Felsoberfläche weist ein gleichmässigeres Relief auf als in Ebnat-Kappel und liegt im Talboden 

bis 130 m unter Terrain. In den Profilen 3 und 4 wird der Fels jeweils nur in Erdwärmesondenbohrungen 

erreicht, der Felsverlauf ist somit grösstenteils unbekannt. 

6.3 Hydrogeologie 

Den eigentlichen Grundwasserleiter im Talboden zwischen Ebnat-Kappel und Wattwil bilden 

die gut durchlässigen sandigen Thurschotter mit wechselndem Siltgehalt. Die Grundwasser 

führenden Schichten werden je nach Standort in unterschiedlichen Tiefen von Molassefels, 

Grundmoräne oder Seebodenlehm unterlagert. Die gut wasserdurchlässigen Schichten sind 

nicht durchgehend verfolgbar: kaum wasserdurchlässige Felsrippen, schlecht durchlässige 

Seitenmoränen oder feinkörnige Stillwassersedimente vermindern die Mächtigkeit der 

grundwasserführenden Schicht. Die Speisung des Grundwasserleiters erfolgt durch Hangwasser, 

versickernde Niederschläge und Infiltrat aus Oberflächengewässern. 



Im Bereich der Flussmündung im früheren See ist die Mächtigkeit der wasserführenden 

Schotter grösser. Mit zunehmender Entfernung von der Mündung nimmt die Mächtigkeit ab. 

Deshalb weisen die wasserführenden Schotter im Talboden von Ebnat-Kappel eine grössere 

Mächtigkeit auf. 

Das Grundwasservorkommen bei Untersand wird durch einen Molasse-Querriegel beim 

Schafbüchel vom unteren, durch die Brunnen Rohrgarten und Gill genutzten Grundwasservorkommen 

getrennt. Oberhalb des Schafbüchels beträgt die Mächtigkeit des wassergefüllten 

Grundwasserleiters überall weniger als 10 m, während sie unterhalb bis auf über 20 m 

ansteigen kann. Durch die Erosion des Gletschers bildete sich vor dem Querriegel bei 

Schafbüchel eine Wanne, welche mit Thurschotter aufgefüllt wurde. Diese Wanne bildet ein 

natürliches Grundwasserreservoir. 

Im Talboden von Wattwil liegt der schlecht durchlässige Seebodenlehm nur wenige Meter 

unter der Oberfläche. Die geringmächtigen Schotter, welche unter dem Wasserspiegel der 

Thur liegen, können kein grösseres Grundwasservorkommen bilden. Die Lage des Grundwasserspiegels 

wird durch den Vorfluter (Thur) bestimmt. Steigt die Abflussmenge in der 

Thur, nimmt die Grundwassermächtigkeit und somit die nutzbare Entnahmemenge zu. In 

Trockenzeiten und bei geringen Abflussmengen sinken erfahrungsgemäss auch der Grundwasserspiegel 

und somit auch die Entnahmemenge. 

Das Profil 3 zeigt die Grundwasserverhältnisse im Bereich der Blockfabrik in Wattwil. Linksseitig 

der Thur gibt es einen Grundwasserleiter, der aufgrund seiner Durchlässigkeit und der 

Mächtigkeit der wasserführenden Schicht eine Grundwassernutzung ermöglicht. Rechtsseitig 

der Thur hingegen ist die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht gering, denn eine 

schlecht durchlässige Schicht verhindert die Thurinfiltration und somit die Möglichkeit einer 

Grundwassernutzung. 

Die Schotterterrasse beim Kloster in Wattwil bildet eine Ausnahme in der Grundwassermächtigkeit 

für Wattwil. Die wasserführenden Schichten erreichen hier eine Mächtigkeit von bis zu 

20 m. Das Grundwasser wird hauptsächlich durch den Zufluss von Hangwasser und Bachinfiltrat 

des Feldbaches gebildet. 

6.4 Durchlässigkeit 

Die Durchlässigkeit eines Lockergesteins wird mit dem Durchlässigkeitsbeiwert k beschrieben. 

Er hat die Masseinheit einer Geschwindigkeit (m/s) und wird meist durch Pumpversuche 

ermittelt. Ein sauberer Kies weist einen k-Wert von ca. 10 -2 m/s auf, ein dichter Lehm einen 

k-Wert von 10 -7 m/s. Ein Kies ist demzufolge bis zu 100‘000 mal durchlässiger als ein Lehm. 

Die Durchlässigkeiten der wasserführenden Schichten im Talboden von Ebnat-Kappel bis 

Wattwil variieren von schlecht (k-Wert weniger als 10 -6 m/s) bis sehr gut (mehr als 10 -2 m/s). 

In der nachfolgenden Tabelle sind für verschiedene Lockergesteine die Grössenordnungen 

für den k-Wert zusammengefasst: 



Beschreibung der wasserführenden Schichten 

k-Wert (m/s) 

sauberer Kies sauberer Thurschotter 1*10 -2 – 5*10 -2 

leicht siltig, sandiger Kies Thurschotter 1*10 -3 – 5*10 -3 

siltig, sandiger Kies mit Steinen und 

grösseren Blöcken 

Bachschuttkegel 5*10 -4 – 5*10 -3 

siltig, sandiger Kies Bachschotter 5*10 -4 – 1*10 -3 

stark siltig, sandiger Kies fluvioglaziale Ablagerung 1*10 -4 – 1*10 -3 

Sand mit wenig Kies Bachablagerung 1*10 -4 – 5*10 -4 

sauberer bis siltiger Fein- bis Mittelsand Stillwassersedimente 5*10 -5 – 1*10 -4 

(toniger) Silt Seebodenlehm (Stauer) < 1*10 -6 

Tabelle 6.1: Grössenordnungen für den k-Wert 

6.5 Transmissivität 

Die Durchlässigkeit alleine erlaubt keine Aussage über die förderbare Menge in einem 

Grundwasserleiter. Die Fördermenge kann besser mit der Transmissivität T eines Grundwasserleiters 

abgeschätzt werden. Diese ergibt sich aus dem Produkt der mittleren Mächtigkeit 

des Grundwasserleiters und dem Durchlässigkeitsbeiwert. Somit können sowohl mässig 

gut durchlässige Schichten mit grosser Grundwassermächtigkeit (z.B. beim Kloster Wattwil) 

als auch gut durchlässige Schichten mit geringer Grundwassermächtigkeit (z.B. bei den Bohrungen 

Högg Wattwil) hohe Transmissivitäten aufweisen, wo hohe Pumpmengen möglich 

sind. 

Die Transmissivität kann nur zuverlässig bestimmt werden, wenn nebst dem k-Wert auch die 

Schwankungen des Grundwasserspiegels, und somit die minimale Mächtigkeit des Grundwasserleiters, 

bekannt sind (siehe Kapitel 6.6). 

6.6 Grundwasserspiegel 

6.6.1 Allgemeine Bemerkungen 

Während der Planungsphase für eine Grundwasserwärmenutzung sollten die Schwankungen 

des Grundwasserspiegels bekannt sein. Es darf nicht ein einmalig gemessener Spiegel 

als Mittelwert angenommen werden. Sinkt der Grundwasserspiegel während einer längeren 

Trockenzeit stark ab, so muss die wasserführende Schicht immer noch genügend Wasser für 

die Wärme-/Kältenutzung liefern können. Durch die Installation und das Auslesen der Daten 

von mehreren Datenloggern im Untersuchungsgebiet konnten wichtige Informationen über 

die Schwankungen des Grundwasserspiegels gewonnen werden. Der Grundwasserspiegel 

wurde in diesen Messstellen stündlich aufgezeichnet. Die Aufzeichnungen mit den Datenloggern 

dienen auch als Anhaltspunkte in den umliegenden Gebieten, aufgrund der z.T. stark 

variierenden Verhältnisse im Untergrund dürfen diese Messungen aber nicht ohne weitere 

Abklärung übernommen werden. 



Bei den meisten Bohrprofilen, die eine Angabe zum Grundwasserspiegel enthalten, ist ein 

einmalig gemessener Grundwasserspiegel angegeben. In einem hydrogeologischen Bericht 

werden die Witterungsverhältnisse selten beschrieben, weshalb meist nicht bekannt ist, ob 

es sich bei der Angabe des Grundwasserspiegels um einen hohen oder tiefen Wert handelt. 

Falls in einem Bohrprofil mehrere Grundwasserspiegel angegeben sind, wurde für die Berechnung 

der Transmissivität jeweils der tiefste Wert (geringste Wasserführung) berücksichtigt. 

Der Grundwasserspiegel ist insbesondere im Gebiet Wattwil von der Wasserführung der 

Thur abhängig und reagiert synchron auf Niederschlagsereignisse und somit auf Schwankungen 

des Thurspiegels. Grössere und auch kleinere Hochwasserereignisse in der Thur 

zeichnen sich durch einen raschen Anstieg in den Grundwasserspiegeln aus. Langandauernde 

niederschlagsfreie Zeiträume führen zu einem geringen Thurabfluss und somit zu einem 

tiefen Grundwasserspiegel. Die Korrelationen zwischen dem Thurabfluss und dem 

Grundwasserspiegel sind in der Nähe der Thur am stärksten. Bei Grundwasserfassungen 

wird der Grundwasserspiegel zusätzlich durch die künstliche Absenkung bei Pumpbetrieb 

beeinflusst. 

6.6.2 Talboden von Ebnat-Kappel 

Im Gebiet Ebnat-Kappel sind in den Bohrungen KB 1-2008, KB 55-86, KB 58-86, KB 59-86, 

KB 65-86 sowie in den Grundwasserfassungen Morga und Gill seit Juli 2008 Datenlogger 

installiert (vgl. Anhang Nr. 2). In der GWF Rohrgarten wird der Grundwasserspiegel ebenfalls 

aufgezeichnet. Die grafische Auswertung der Aufzeichnungen ist in Anhang Nr. 5 dargestellt. 

Die nachfolgende Tabelle zeigt die minimalen und maximalen Grundwasserstände sowie die 

Schwankungsbereiche und die mittleren Grundwasserspiegel für die Messstellen in Ebnat- 

Kappel. 

Messstelle 

KB 

55-86 

KB 

58-86 

KB 

59-86 

KB 

65-86 

KB 

1-2008 

GWF 

Gill 3 

GWF 

Rohr- 

GWSp 

Min. GWSp 630.61 625.21 624.34 631.76 624.04 624.13 623.35 621.24 

Max. GWSp 632.47 626.77 626.41 632.91 626.66 626.76 625.47 622.20 

Amplitude 1.86 1.56 2.07 1.15 2.62 2.63 2.12 0.96 

mittlerer GWSp 631.16 625.74 625.07 632.26 625.48 625.64 624.14 621.67 

Tabelle 6.2: Schwankungen des Grundwasserspiegels in Ebnat-Kappel 

garten 3 

GWF 

Morga 3 

Die Schwankung des Grundwasserspiegels, gemessen über ca. zweieinhalb Jahre, variiert 

somit je nach Standort zwischen 1.1 m und 2.6 m. Die Schwankung ist umso grösser, je näher 

die Messstelle bei der Thur liegt: in der Bohrung KB 65, die mehr als 250 m von der Thur 

entfernt liegt, wurden die geringsten Schwankungen gemessen. In der Bohrung KB 59, die 

unmittelbar neben der Thur liegt, wurden die grössten Schwankungen registriert. 

3 Entspricht nicht den natürlichen Grundwasserspiegelschwankungen, da starke Beeinflussung durch 

kontinuierlichen Pumpbetrieb 



6.6.3 Talboden von Wattwil 

Im Gebiet Wattwil sind in den Grundwasserfassungen Rickenhof und Bunt, sowie in den 

Bohrungen Högg KB 3 Süd, Högg KB 4 Nord, Oerlikon (KB 1-2010), Thuraustrasse 17 (KB1- 

2009, Bahnhofstrasse 7 (KB 5-2010), und Gemeindehaus (KB 1-2010) ab August 2008 Datenlogger 

installiert (vgl. Anhang Nr. 3). Die Messungen sind in Anhang Nr. 6 dargestellt. 

In der nachfolgenden Tabelle sind die minimalen und maximalen Grundwasserstände sowie 

die Schwankungsbereiche und die mittleren Grundwasserspiegel für die Messstellen in 

Wattwil aufgelistet. 

Messstelle 

Rickenhof 

Thuraustr. 

17 

Bunt Högg 

KB 4 

Högg 

KB 3 

Gemein- 

Bahnhofstr. 

Oerlikon 

GWSp 

Nord Süd dehaus 7 

Min. GWSp 614.31 607.38 602.36 610.36 611.94 606.15 607.82 609.20 

Max. GWSp 616.38 609.60 604.58 613.38 613.98 607.60 609.61 611.67 

Amplitude 2.07 2.22 2.22 3.02 2.04 1.45 1.79 2.47 

mittlerer GWSp 615.06 607.97 603.10 611.53 612.72 606.47 608.38 609.86 

Tabelle 6.3: Schwankungen des Grundwasserspiegels in Wattwil 

Die Schwankungen des Grundwasserspiegels im Gebiet Wattwil sind von grosser Bedeutung, 

weil die Thurschotter in Wattwil nur eine mittlere Grundwassermächtigkeit von 2 - 3 m 

aufweisen. In niederschlagsarmen Zeiten kann die Grundwassermächtigkeit weniger als einen 

Meter betragen. Auffallend ist, dass in Wattwil (im Gegensatz zu Ebnat-Kappel) die 

Amplitude der Grundwasserspiegelschwankungen unabhängig vom Thurabstand ist. 

6.7 Grundwasserneubildung 

6.7.1 Allgemeine Bemerkungen 

Grundwasser wird durch versickertes Niederschlagswasser, durch die Zufuhr von Hangwasser 

und durch infiltriertes Oberflächenwasser gebildet. Von den Niederschlägen versickert 

ungefähr ein Drittel und führt zur Grundwasserneubildung. Im Talboden von Ebnat-Kappel 

und Wattwil beträgt das langjährige Niederschlagsmittel rund 1'850 mm pro Jahr (Station 

Ebnat-Kappel, 623 m ü.M.). 

6.7.2 Talboden von Ebnat-Kappel 

Mit diversen Markierversuchen konnte der Nachweis erbracht werden, dass die Thur sowohl 

bei Niedrig- wie auch bei Hochwasser in die genutzten Grundwasservorkommen Untersand, 

Rohrgarten und Unterdorf 4 infiltriert. Die Infiltration verläuft bei Hochwasser deutlich rascher 

als bei normaler Wasserführung. Weitere hydrogeologische Abklärungen und die Grundwasserisohypsen 

(Darstellung der Wasseroberfläche mit Höhenlinien) belegen jedoch, dass zumindest 

die Fassungen Rohrgarten und Unterdorf 5 auch, oder vor allem, durch Hangwasser 

und lokal versickernde Niederschläge gespeist werden. 

4 Markierungsversuche Thur: Nachweis der hydraulischen Verbindungen zwischen der Thur und den 

Pumpwerken Untersand, Rohrgarten und Unterdorf, Dr. O. Lienert, 22. Juli 1992 

5 Chlorierte Kohlenwasserstoffe im Talboden von Ebnat-Kappel, Dr. O.Lienert, 31. Mai 1988 



In der links der Thur liegenden Bohrung SB 1-69 (VB Buechen) konnte während einem Markierversuch 

6 kein Thurinfiltrat nachgewiesen werden. Dieses Vorkommen wird möglicherweise 

nur durch lokal versickernde Niederschläge und Hangwasser gespeist. 

6.7.3 Talboden von Wattwil 

Im Talboden von Wattwil liegt das Thurbett auf weiten Strecken tiefer als der gut durchlässige 

Schotter. Die Thur wirkt somit bei normalen Wasserverhältnissen als Vorfluter. Bei steigendem 

Thurspiegel oder während der Entnahme von Grundwasser kann der Grundwasserspiegel 

lokal unter den Thurspiegel sinken und Thurwasser infiltriert in das Grundwasservorkommen. 

Dies kann durch die Bohrungen der Firma Högg bestätigt werden, wo das Grundwasser 

bei Niedrigwasser der Thur mit einem Gefälle von 1.0 bis 1.5% von Südsüdwesten in 

Richtung Thur fliesst. Bei Hochwasser hingegen infiltriert Thurwasser in den Grundwasserleiter. 

Auch bei den ehemaligen Grundwasserfassungen Feldmühle ist eine Thurinfiltration nur bei 

Hochwasser nachgewiesen, wobei die Infiltration nicht unmittelbar bei den Fassungen, sondern 

stromaufwärts 7 erfolgt. Das Grundwasservorkommen wird hauptsächlich aus infiltrierendem 

Bachwasser des Feldbaches gespeist. 

In den Fassungen Rickenhof und Bunt hingegen wurde bei normaler Wasserführung nach 

1.5 Tagen und bei Hochwasser bereits nach einem Tag Thurinfiltrat nachgewiesen 6 . Nebst 

den Thurinfiltraten speisen aber auch hier versickernde Niederschläge und Bachinfiltrate (gilt 

für Rickenhof) das Grundwasservorkommen. 

6.8 Wasserqualität 

Die Grundwasserqualität im Talboden von Ebnat-Kappel und Wattwil wurde in vielen Untersuchungen, 

insbesondere bei Trinkwasserfassungen, analysiert. Grundsätzlich ist das 

Grundwasser in chemischer wie auch in bakteriologischer Hinsicht gut und erfüllt die gesetzlichen 

Anforderungen an Trinkwasser. 

Die Mineralisation und der Chemismus unterscheiden sich in den verschiedenen Proben. In 

der ehemaligen GWF Feldmühle wurden vergleichsweise eher tiefe Werte für die Leitfähigkeit 

(ca. 350 µS/cm) und die Gesamthärte (ca. 20 °fH) gemessen, in der GWF Unterdorf eher 

hohe Werte (ca. 570 µS/cm, ca. 28 °fH). In der GWF Bunt variiert die Leitfähigkeit in den 

Analysen zwischen 320 – 450 µS/cm und die Gesamthärte zwischen 21 – 31 °fH. Eine geringe 

Härte und weniger starke Mineralisation des Grundwassers deuten darauf hin, dass 

weiches Oberflächenwasser aus einem Oberflächengewässer ohne nennenswerte Verweildauer 

in den Bodenschichten in den Grundwasserleiter infiltriert. 

Aufgrund der allgemein guten Qualität des unbeeinflussten Grundwassers im Talboden von 

Ebnat-Kappel und Wattwil spielt die Wasserqualität bei der Beurteilung des nutzbaren 

Grundwasserpotentials eine untergeordnete Rolle. Nicht zu vernachlässigen sind jedoch 

Schadstoffe, die aus Altlasten stammen können. Im Bereich von Altlasten sind differenzierte 

Abklärungen bzgl. Wasserqualität unabdingbar. 

6 Hydrogeologische Abklärungen im Zusammenhang mit dem Markierversuch Thur - Versuchsbrunnen 

Buechen, Geologiebüro Lienert & Haering AG, 7. November 2005 

7 Markierungsversuche Thur: Nachweis der hydraulischen Verbindungen zwischen der Thur und den 

Pumpwerken Rickenhof, Feldmühle und Bunt, Dr. O. Lienert, 10. November 1992 



7. HYDROTHERMIE 

7.1 Jahresverlauf der Grundwassertemperatur 

Das Grundwasser weist in der Regel eine relativ ausgeglichene, nahe bei der mittleren jährlichen 

Lufttemperatur liegende Temperatur auf. Die saisonalen Schwankungen der Lufttemperatur 

werden in der Grundwassertemperatur widerspiegelt. Je nach Verweildauer des 

Grundwassers im Untergrund ist die saisonale Schwankung der Grundwassertemperatur 

aber zeitlich verschoben gegenüber der Lufttemperatur. Rasche Infiltration von Oberflächengewässer 

ins Grundwasser, z.B. bei einem Hochwasser der Thur, führt zu raschen und grossen 

Schwankungen in der Grundwassertemperatur. 

In grösserer Distanz zur Infiltration, d.h. in seitlicher Entfernung als auch in der Tiefe, wo sich 

‘echtes‘ Grundwasser befindet, weist das Grundwasser geringere Temperaturschwankungen 

auf und die zeitliche Verschiebung gegenüber dem saisonalen Verlauf der Lufttemperatur ist 

grösser. Durch die stündlichen Messungen der Datenlogger im Untersuchungsgebiet konnten 

wichtige Informationen über den Verlauf der Grundwassertemperatur gewonnen werden. 

Zur Charakterisierung des Tiefenverlaufs der Grundwassertemperatur, wurden in Ebnat- 

Kappel bei einigen tieferen Bohrungen (KB 55, KB 58, KB 59 und GWF Rohrgarten), welche 

eine Grundwassermächtigkeit grösser als 6 m aufweisen, Temperatur- und Leitfähigkeitsprofile 

aufgenommen. Dazu wurden in Meterschritten von der Grundwasseroberfläche bis zum 

Grund der Bohrung jeweils die Temperatur und die Leitfähigkeit gemessen. Die Ergebnisse 

der Profilaufnahmen sind im Anhang Nr. 10 ersichtlich. 

7.2 Talboden von Ebnat-Kappel 

Die grafische Auswertung der Datenlogger von Ebnat-Kappel ist in Anhang Nr. 7 dargestellt. 

In der nachfolgenden Tabelle sind die Messtiefen, die minimalen und maximalen Grundwassertemperaturen 

sowie die Schwankungsbereiche aufgelistet. 

Messstelle KB KB KB KB KB GWF GWF 

55-86 58-86 59-86 65-86 1-2008 Gill Morga 

Messtiefe (m.ü.M) 624.64 621.92 617.49 630.61 624.14 622.51 619.75 

Tiefe unter mittl. GWSp 6.5 3.8 7.6 1.7 1.3 3.1 1.9 

Min. Temp. 9.2 7.5 3.8 11.1 9.5 8 7.9 5.9 

Max. Temp. 12.3 12.9 13.9 11.5 13 12.9 14.6 

Amplitude 3.1 5.4 10.1 0.4 3.5 5 8.7 

Tabelle 7.1: Grundwassertemperaturen in Ebnat-Kappel 

8 In der Grafik im Anhang Nr. 6 sind in der Bohrung KB 1-2008 Anfang 2009 einzelne Ausreisser mit 

tieferen Temperaturen ersichtlich. Dabei handelt es sich um technische Probleme oder der Datenlogger 

wurde für kurze Zeit ausgebaut. Diese Messungen widerspiegeln nicht den natürlichen Verlauf der 

Grundwassertemperatur. 



Im Abschnitt Ebnat-Kappel wurden Temperaturschwankungen zwischen 0.4 °C (KB 65) und 

10.1 °C (KB 59) gemessen. Die hohen Temperaturschwankungen in der Bohrung KB 59 lassen 

sich mit der geringen Distanz zur Thur erklären. Starke Temperatureinbrüche sind z.B. 

im Frühling während der Schneeschmelze zu verzeichnen. 

In der Bohrung KB 59 sind in den durchgeführten Messprofilen (Temperatur und Leitfähigkeit) 

deutlich zwei verschiedene Grundwasserhorizonte zu erkennen. Sowohl die gemessene 

Wassertemperatur wie auch die elektrische Leitfähigkeit verändern sich zwischen 7 bis 12 m 

Tiefe deutlich. Im Winter ist der Einfluss des Thurinfiltrats (das Thurwasser weist Temperaturen 

um 7 °C und eine Leitfähigkeit von 250 – 350 µS/cm auf) in den oberen Schichten des 

Grundwassers deutlich messbar. In den tieferen Schichten ist das ganze Jahr eine mehr oder 

weniger konstante Wassertemperatur von rund 11 °C und eine Leitfähigkeit bei 520-560 

µS/cm vorhanden. Hier ist ‚echtes‘ Grundwasser ohne nennenswertes Thurinfiltrat vorhanden. 

Die Temperaturprofile in den Bohrungen KB 55, KB 58, KB 59 und GWF Rohrgarten belegen, 

dass die Grundwassertemperatur stark von der Messtiefe abhängig ist. 

Grundwassertemperaturen beim Profil Bürstenfabrik: 

Die zeitliche und auch die räumliche Verschiebung der Temperaturen sind in einem Vergleich 

der Bohrungen KB 1-2008 (Bürstenfabrik), KB 58, KB 59 und GWF Gill, welche auf 

einer Profillinie ungefähr senkrecht zur Talachse liegen, gut ersichtlich. Um die Grafik übersichtlicher 

zu gestalten, wurde die Messreihen geglättet (Anhang Nr. 9). Folgende Schlüsse 

können aus der Darstellung gezogen werden: 

� Die maximalen Grundwassertemperaturen werden - je nach Standort – nicht in den 

Sommermonaten, sondern erst zwischen September und Februar erreicht. Eine zeitliche 

Verschiebung der Grundwassertemperaturen gegenüber den jahreszeitlichen 

Schwankungen der Lufttemperatur ist klar nachweisbar. 

� Die maximalen wie auch die minimalen Temperaturen werden zuerst in der Bohrung 

KB 59, dann in KB 1-2008, danach in der GWF Gill und mit ca. zwei Monaten Verspätung 

auch in KB 58 gemessen. Diese Reihenfolge entspricht den zunehmenden 

Distanzen der Bohrungen zur Thur und belegt eine räumliche Verschiebung der 

Temperaturen. 

� Die Schwankungsbereiche unterscheiden sich je nach Bohrstandort: in KB 59 sind 

Werte zwischen 4 bis 14 °C möglich, in KB 58 und in der GWF Gill liegen sie zwischen 

7.5 bis 13°C und in KB 1-2008 ist der Schwankungsbereich bei 9.5 bis 13°C. 

Die Verschiebung der Grundwassertemperatur im Vergleich zur saisonalen Lufttemperatur 

um bis zu einem halben Jahr kann auch mit den langjährigen Messreihen im Zusammenhang 

mit den Trinkwasseranalysen in der GWF Rohrgarten belegt werden (Probe Dezember 

2010: 11.5 °C und Probe Juni 2010: 7.7 °C (22 m Tiefe ab OK Terrain). 



7.3 Talboden von Wattwil 

Die grafische Auswertung der Datenlogger von Wattwil ist in Anhang Nr. 8 dargestellt. 

In der nachfolgenden Tabelle sind die Messtiefen, die minimalen und maximalen Grundwassertemperaturen 

sowie die Schwankungsbereiche aufgelistet. 

Messstelle Rickenhof 

Thuraustr. 

17 

Bunt Högg 

KB 4 

Nord 

Högg 

KB 3 

Süd 

Gemeindehaus 

Bahnhofstr. 

7 

Oerlikon 

Messtiefe 

(m.ü.M) 611.36 604.93 600.14 608.54 611.11 604.91 605.63 608.26 

Tiefe unter 

mittl. GWSp 3.7 3.0 3.0 3.0 1.6 1.6 2.8 1.6 

Min. Temp. 5.3 8.9 5 7.6 2.9 7.9 12.9 7.2 

Max. Temp. 13.5 14.2 13.6 11.6 11.1 13.3 15.8 12.9 

Amplitude 8.2 5.3 8.6 4 8.2 5.4 2.9 5.7 

Tabelle 7.2: Grundwassertemperaturen in Wattwil 

Die Temperaturschwankungen im Abschnitt Wattwil liegen zwischen 2.9 °C (Bahnhofstr. 7) 

und 8.6 °C (Bunt). 

Im Gebiet Wattwil fehlen Temperaturprofile senkrecht zur Thur, welche die Abhängigkeit der 

Distanz zur Thur belegen. Bei allen Messstationen werden die maximalen bzw. die minimalen 

Grundwassertemperaturen ungefähr gleichzeitig gemessen. Die zeitliche Verschiebung 

gegenüber der Lufttemperatur beträgt zwei bis drei Monate. 

7.4 Auswirkungen auf die Nutzung 

Den Schwankungen der Grundwassertemperaturen infolge des Anlagestandortes und geologischen 

Verhältnisse ist bei der Planung und Dimensionierung der Anlagekomponenten 

Rechnung zu tragen. Grundsätzlich sollten die festgestellten Schwankungen der Grundwassertemperaturen 

bei der Planung der Wärmenutzungsanlagen keine Probleme darstellen, es 

müssen jedoch die gesetzlichen Vorschriften unter Punkt 4 sowie der Stand der Technik in 

jedem Falle berücksichtigt und eingehalten werden. Bei sehr tiefen Grundwassertemperaturen 

muss gewährleistet werden, dass in den Komponenten (Verdampfer, Wärmetauscher 

Zwischenkreislauf) keine Frostschäden auftreten können, allenfalls müssen diesbezüglich 

konzeptionelle Redundanzen vorgesehen werden. 

Die Feststellungen aus den Temperaturprofilen in den verschiedenen Bohrungen können für 

die Optimierung der Bezugstiefe einer Pumpe von Interesse sein, denn die Temperatur des 

Grundwassers und dessen Schwankungen können für den Wärmebezug bzw. für die Kühlung 

eine wichtige Rolle spielen. 



8. WÄRMENUTZUNG 

8.1 Grundwasserwärmenutzungskarte 

8.1.1 Einteilung in verschiedene Bereiche 

In einem Gebiet mit Grundwasservorkommen gibt es unterschiedlich geeignete Zonen zur 

Nutzung des Grundwassers. Die Grundwasserwärmenutzungskarte unterteilt ein solches 

Gebiet in Zonen mit unterschiedlichem Nutzungspotential. Das Nutzungspotential ergibt sich 

aus der Wassermenge, die permanent aus dem Grundwasservorkommen gefördert werden 

kann, ohne das Grundwasservorkommen nachhaltig zu übernutzen (Feldergiebigkeit). 

An wenigen Stellen im Untersuchungsgebiet wurde die nutzbare Wassermenge und somit 

das Nutzungspotential mit Langzeitpumpversuchen nachgewiesen; hier spricht man von einer 

echten Feldergiebigkeit. Werden bei Sondierbohrungen nur Kurzpumpversuche durchgeführt, 

so kann die nutzbare Ergiebigkeit annäherungsweise prognostiziert werden. In Gebieten 

ohne Pumpversuch musste die Ergiebigkeit anhand von hydrogeologischen Angaben 

geschätzt werden, was – der Natur entsprechend – mit grossen Unsicherheiten verbunden 

ist. 

Die thermische Grundwassernutzung in Grundwasserschutzzonen oder –arealen ist verboten 

und in belasteten Standorten wird aufgrund der Risiken und dem Aufwand davon abgeraten. 

Zonen- 

Eignung Prognostizierte 

Zuteilung 

Ergiebigkeit (l/min) 

A1 gut bis sehr gut geeignet (Industrie) ≥ 250 

A2 mässig bis gut geeignet (MFH) 150-250 

B mässig geeignet (EFH) 50-150 

C ungeeignet


Zonen- Eignung Prognostizierte Transmissivität 

Zuteilung 

Ergiebigkeit 

(l/min) 

(m 2 Mächtigkeit der 

wasserführen- 

/s) den Schicht (m) 

A1 gut bis sehr gut 

geeignet 

≥ 250 ≥ 2*10-2 ≥ 1.2 

A2 mässig bis gut 

geeignet 

150-250 5*10 -3 - 2*10 -2 ≥ 1.2 

B mässig geeignet 50-150 1*10 -4 – 5*10 -3 ≥ 1.2 

C ungeeignet


Damit aus den einzelnen Bohrungen ein Gesamtbild erstellt werden konnte, wurden die Bohrungen 

durch Interpretationen miteinander verknüpft. Dabei ist es wichtig, das geologische 

Wissen und die bisherigen hydrogeologischen Erkenntnisse zu berücksichtigen. Nützliche 

Erkenntnisse lieferte die Grundwasserkarte im Untersuchungsgebiet. Die Differenzen zwischen 

der Grundwasserkarte und der Grundwasserwärmenutzungskarte entstehen, weil die 

Grundwasserkarte nur eine Einteilung nach der Mächtigkeit der wasserführenden Schicht 

darstellt und im Gegensatz zur Grundwasserwärmenutzungskarte die Durchlässigkeit der 

Schicht nicht berücksichtigt. Weitere nützliche Informationen lieferte die geologische Karte. 

Die Felsaufschlüsse konnten direkt auf die Grundwasserwärmenutzungskarte übernommen 

werden und wurden mit einer dunkelbraunen Schraffur dargestellt. Die auf der geologischen 

Karte dargestellten Schotterflächen konnten aufgrund der Grundwasserverhältnisse nicht 

direkt übernommen werden, waren aber bei der Interpretation trotzdem von Nutzen. Schwierigkeiten 

bei der Erstellung der Grundwasserwärmenutzungskarte bereiteten vor allem diejenigen 

Gebiete, in welchen nur wenige Bohrungen über einen grösseren Bereich vorhanden 

sind. 

8.1.3 Verbotene und ungeeignete Gebiete 

8.1.3.1 Grundwasserschutzzonen und –areale 

Im Talboden von Ebnat-Kappel und Wattwil gibt es mehrere Grundwasserfassungen mit 

Schutzzonen (provisorisch oder rechtskräftig) und Gebiete mit Grundwasserschutzarealen. 

Gemäss dem planerischen Grundwasserschutz sind Wärmenutzungen von Grundwasser in 

Grundwasserschutzzonen und –arealen nicht zulässig, weshalb diese Gebiete auf der Karte 

mit einer blauen Farbe hinterlegt sind. Bei einer allfälligen Aufhebung von Grundwasserschutzzonen 

oder –arealen müsste die Grundwasserwärmenutzungskarte angepasst werden. 

8.1.3.2 Belastete Standorte 

Im Untersuchungsgebiet gibt es gemäss dem kantonalen Kataster der belasteten Standorte 

(KbS) eine Vielzahl unterschiedlich belasteter Standorte. In belasteten Standorten können 

mit spezifischen Auflagen Grundwasserwärmenutzungsanlagen erlaubt werden. Aufgrund 

des schwer abschätzbaren Aufwandes wird jedoch von einer Grundwassernutzung abgeraten. 

Die belasteten Standorte werden deshalb auf der Grundwasserwärmenutzungskarte rot 

dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass sich nicht nur im belasteten Standort selbst, 

sondern auch im Abstrombereich eines belasteten Standortes Schadstoffe befinden können. 

Das Grundwasser im Abstrombereich eines belasteten Standortes sollte deshalb nur nach 

detaillierten Abklärungen für Wärmezwecke genutzt werden. 

8.1.3.3 Geologische und hydrogeologische Gründe 

Aus geologischer und hydrogeologischer Hinsicht gibt es drei Gründe, warum ein Gebiet für 

die Grundwasserwärmenutzung ungeeignet ist: 

� Es ist kein Grundwasser vorhanden. 

� Der Grundwasserleiter weist für eine Nutzung eine zu geringe Durchlässigkeit auf. 

� Die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht ist kleiner als 1.2 m. 

Mögliche Gründe, dass kein oder nur wenig Grundwasser vorhanden ist, sind nahe an der 

Terrainoberfläche liegende Stauer oder fehlende Infiltration von Thur- und Hangwasser. 



8.1.4 Mässig geeignete Gebiete 

Als mässig geeignete Gebiete werden Zonen betrachtet, die zwischen 50-150 l/min 10 Grundwasser 

liefern können und somit nur für Heizzwecke in einem Einfamilienhaus in Frage 

kommen. 

In Ebnat-Kappel gibt es zwei solche zusammenhängende Gebiete. Ein Gebiet befindet sich 

im Umfeld der GWF Untersand und zieht mit einem Ausleger bis ins Oberstufenzentrum 

Wier. Das zweite Gebiet umrahmt die gut geeigneten Gebiete bei Rohrgarten und Unterdorf 

und zieht mit zwei Auslegern in Richtung Wattwil. 

In Wattwil gibt es mehrere kleinere solche Gebiete wie z.B. bei den Hochhäusern in Uelisbach 

und beim Spital Wattwil. Ein grösseres Gebiet befindet sich rund um die GWF Bunt bis 

zur Firma Schiess in Lichtensteig. 

8.1.5 Mässig bis gut geeignete Gebiete 

Mässig bis gut geeignete Gebiete sind jene Bereiche mit einer angenommenen Fördermenge 

von 150 – 250 l/min. 

In Ebnat-Kappel gibt es vier Gebiete, die sich mässig bis gut für die Grundwassernutzung 

eignen. Ein Gebiet liegt vor dem Molassequerriegel beim Schafbüchel. Das nächste Gebiet 

liegt in der Umgebung zwischen GWF Rohrgarten, Gill und Bürstenfabrik. Das dritte Gebiet 

umgibt die GWF Unterdorf und Buechen und das vierte Gebiet liegt im Umfeld der Morga. 

Mässig bis gut geeignete Gebiete gibt es in Wattwil bei der GWF Rickenhof, in einem grösseren 

Bereich im Talboden von Wattwil zwischen der Firma Högg und dem Gemeindehaus, 

in je einem Bereich bei der GWF Bunt und östlich des Bahnhofs Lichtensteig. In einigen dieser 

mässig bis gut geeigneten Gebiete besteht die Möglichkeit, dass sie auch grössere Wassermengen 

liefern könnten. 

8.1.6 Gut bis sehr gut geeignete Gebiete 

Gut bis sehr gut geeignete Gebiete sind Bereiche, in welchen in einzelnen Bohrungen Fördemengen 

von mehr als 250 l/min nachgewiesen worden sind. 

Die gut bis sehr gut geeigneten Gebiete im Talboden von Ebnat-Kappel befinden sich innerhalb 

der mässig bis gut geeigneten Gebiete. 

Im Talboden von Wattwil gibt es zwei Bereiche, welche gut bis sehr gut geeignet sind. Dies 

wäre einerseits beim Kloster Wattwil und andererseits südlich der Kantonsschule Wattwil. 

10 50 - 150 l/min entsprechen einer Verdampferleistung von 10 – 30 kW 



8.1.7 Hinweise zur Anwendung der Grundwasserwärmenutzungskarte 

Die beiliegende Grundwasserwärmenutzungskarte gibt einen Überblick und liefert Anhaltspunkte 

für die mögliche Wärmenutzung von Grundwasser mittels Wärmepumpen im Talboden 

von Ebnat-Kappel und Wattwil. Sie dient den Gemeinden und interessierten Nutzern als 

Planungsgrundlage, nicht aber für die Detailprojektierung. Für ein definiertes Nutzungsvorhaben 

kann mit Hilfe der Karte bestimmt werden, in welchen Gebieten weitere Untersuchungen 

sinnvoll sind und zu einem Erfolg führen können. Für eine Nutzung müssen in jedem Fall 

die Grundwasserverhältnisse in weiteren Untersuchungen im Detail abgeklärt werden. 

Die Abgrenzungen zwischen den einzelnen Gebieten, welche in der Natur fliessend sind, 

sind meist interpretiert und dürfen nicht als exakte Grenzen zwischen zwei Gebieten angesehen 

werden. An einigen Stellen wurden der Übergang zwischen zwei Gebieten und die 

Unsicherheit in diesem Gebiet mit einem schraffierten Bereich dargestellt. 

Die Angaben zu den förderbaren Grundwassermengen müssen mit Vorsicht betrachtet werden: 

� An einem Standort, der in der Zone B (grün) liegt, müssen nicht zwingend 150 l/min 

Grundwasser gefördert werden können. Es kann durchaus sein, dass die Ergiebigkeit 

nur wenig mehr als 50 l/min beträgt. 

� Das Gebiet der Zone A2 (hellblau) liegt meist im Bereich alter Flussablagerungen. 

Wird hier eine grössere Sandlinse im Schotter angebohrt, nimmt die Mächtigkeit der 

wasserführenden Schicht und somit die förderbare Wassermenge deutlich ab. 

Die Angaben zur nutzbaren Fördermenge gelten nur für den unbeeinflussten Zustand. Werden 

an einem Standort mehrere Grundwasserfassungen nebeneinander erstellt, so sinken 

die Einzelleistungen, im Gesamten kann aber insbesondere bei geringmächtigen Grundwasserleitern 

mehr Grundwasser gefördert werden. 

8.2 Approximative Hochrechnung auf das nutzbare Wärmepotential 

Die Energie, welche in den verschiedenen Gebieten aus dem Grundwasser genutzt werden 

kann, lässt sich aus der angenommenen Fördermenge berechnen. Die Energiemenge wird 

in Tabelle 8.3 mit zwei Werten angegeben: Einerseits in kWh/Tag, wobei bei der Berechnung 

angenommen wird, dass die Energie 24 h pro Tag benötigt wird. Andererseits in kWh/Jahr, 

wobei die Berechnung für den Fall durchgeführt wurde, dass die Energie über ein ganzes 

Jahr 24 h pro Tag benötigt wird. Falls der Energieverbrauch nicht über 24 h pro Tag sondern 

nur während wenigen Stunden gebraucht wird, muss abgeklärt werden, wie sich die Energiegewinnung 

verändert. 

Die Umrechnung von der Wassermenge (m 3 ) auf die Energie (kWh) wurde mit einem Faktor 

von 3.5 durchgeführt. Die Abkühlung von 1 m 3 Wasser um 3 °C entspricht einer Energiemenge 

von 3.5 kWh. Die Werte in folgender Tabelle zeigen die Energiemenge für die 

Grundwassernutzung in einer bestimmten Zone. Beim Abteufen von zwei oder mehreren 

Bohrungen in unmittelbarer Nähe zueinander kann diese Energiemenge aber nicht gewährleistet 

werden. 



Zonen- 

Zuteilung 

A1 

A2 

B 

Eignung 

gut bis sehr gut 

geeignet (Industrie) 

mässig bis gut geeignet 

(MFH) 

mässig geeignet 

(EFH) 

Angenommene Entziehbare Energiemengen 

Fördermenge 

bei Dauerbetrieb 

(l/min) kWh/Tag kWh/Jahr 

≥ 250 > 1’200 > 450’000 

150-250 ~1’000 ~360’000 

50-150 ~500 ~180’000 

C ungeeignet


9. WÄRMENUTZUNGSPOTENTIAL 

9.1 Ausgangslage und Zielsetzung 

9.1.1 Ausgangslage 

Mit dem Steigen der Energiepreise hat auch ein steigendes Interesse an erneuerbaren 

Energien stattgefunden, so dass der Wunsch nach alternativen Konzepten zur Wärmeerzeugung 

gestiegen ist. 

Im Jahre 2008 konnte durch unsere Firma die erste Wärmepumpenanlage mit Wärmegewinnung 

aus dem Grundwasser im Toggenburg (Alterswohnungen Thuraustrasse, 9630 Wattwil) 

geplant und erstellt werden. 

Seither hat ein grosses Interesse an der Wärmegewinnung aus dem Grundwasser stattgefunden 

und sowohl öffentliche wie auch private Bauherren interessierten sich betreffend deren 

Nutzbarkeit. 

Grundwasserwärmepumpe Alterswohnungen, Thuraustrasse 17, 9630 Wattwil 

Heizleistung: 20 kW, für Raumheizung und Warmwasser, mit Zwischenkreislauf, 

Grundwasserfördermenge 5 m3/h. 

Der Talboden der Gemeinden Ebnat-Kappel und Wattwil verfügt über grössere zusammenhängende 

Grundwasservorkommen, jedoch waren deren Grundlagen und Daten nicht vollständig 

vorhanden, so dass jeweilige Anfragen von Interessenten einen erheblichen Aufwand 

für die notwendigen Vorabklärungen mit sich brachten. 

Um dem steigenden Interesse gerecht zu werden und daraus eine optimale Nutzung und 

Bewirtschaftung der Ressource Grundwasser sicherstellen zu können, wurde vom Verein 

Energietal Toggenburg die Ausarbeitung einer umfassenden Studie in Auftrag gegeben. 

Die Projektvorstellung erfolgte im Dezember 2009, danach wurden die Arbeiten gemäss Projektdefinition 

von allen Beteiligten in Angriff genommen. 

Durch den Geologen wurde festgestellt, dass für eine gute Aussagekraft weitergehende 

Messungen über eine längere Zeitdauer notwendig sind, so dass Grundwassertemperaturen, 

Grundwasserspiegel, Probebohrungen, Pumpversuche an vielen Messstellen durchgeführt 

wurden. 



Im April 2011 wurde durch das Geologiebüro Lienert & Haering AG die Potentialanalyse mit 

Bericht fertiggestellt, diese Arbeiten und Ergebnisse bilden die Basis für die weiterführende 

Beurteilung des Wärmenutzungspotentiales. 

Vom Verein Energietal Toggenburg wurde ursprünglich definiert, dass die Gesamtstudie bis 

spätestens Dezember 2010 fertiggestellt werden soll. 

Der Zeitaufwand für die geologischen Abklärungen war wesentlich grösser, so dass durch 

den Auftraggeber neu festgelegt wurde, dass die Gesamtstudie bis spätestens Ende Juni 

2011 fertiggestellt werden muss. 

Mit Vorliegen des geologischen Berichtes konnten diese Arbeiten und der Gesamtbericht 

nun termingerecht erstellt und abgeschlossen werden. 

9.1.2 Auftrag 

Der Auftrag ist gemäss dem Arbeitspapier Grundwasser-Wärmepotential Ebnat- 

Kappel/Wattwil vom Dezember 2009 definiert und wird für die Bearbeitung des Auftrages 

angewendet. 

9.1.3 Aufgabenstellung / Zielsetzung 

Aus der Projektdefinition Grundwasser-Wärmepotential Ebnat-Kappel/Wattwil vom Dezember 

2009 ergeben sich folgende Arbeiten bzw. Leistungen: 

� Beschaffung der vorhandenen Grundlagen 

� Hochrechnung der kategorisierten Grundwassergebiete auf das nutzbare Wärmepotential 

� Graphische Darstellung der nutzbaren Potentiale 

Der komplette Bericht betreffend des Wärmenutzungspotentiales wurde so aufgebaut und 

angeglichen, so dass eine Integration in das vorliegende Dokument möglich ist. 

9.2 Grundlagen 

Als Grundlage für die Beurteilung des Wärmenutzungspotentiales sowie aller daraus abgeleiteten 

notwendigen Berechnungen erfolgten anhand von: 

Grundwasser-Wärmepotential im Talboden von Ebnat-Kappel und Wattwil 

Potentialanalyse 

Geologiebüro Lienert & Haering AG, 9015 St. Gallen 

Die weiteren Grundlagen sind in dieser Studie unter Angabe der jeweiligen Quelle aufgeführt. 

9.2.1 Grundwassertemperaturen 

Grundsätzlich zeichnet sich Grundwasser durch vergleichsweise konstante und auch in den 

Wintermonaten hohe Temperaturen aus. Daher ist Grundwasser grundsätzlich bestens für 

die Nutzung durch Wärmepumpen geeignet. 

Zu den natürlichen Beeinflussungen der Grundwassertemperatur zählen saisonal bedingte 

Temperaturschwankungen mit typischerweise verringerten Temperaturen im Winter. 



Dies ist insbesondere bei der Planung von Grundwasserwärmepumpen in flachen Grundwasserleitern 

mit geringer ungesättigter Zone zu beachten, da in diesen Fällen nicht von 

einer natürlichen Temperatur von dauerhaft 10-12 °C ausgegangen werden kann. 

Oftmals treten auch bereichsweise anthropogen beeinflusste Grundwassertemperaturen auf. 

Ursache für anthropogene Veränderungen der Grundwassertemperatur können bereits vorhandene 

thermische Nutzungen des Grundwasserleiters oder die Abwärme von Industrieanlagen 

sein. 

In solchen Fällen würde sich der Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe mit einem Temperaturentzug 

grundsätzlich regulierend auf den Temperaturhaushalt des Grundwassers auswirken. 

In der Nähe von oberirdischen Gewässern, die Wasser an den umliegenden Grundwasserleiter 

abgeben, sind ebenfalls teilweise erhebliche Temperaturveränderungen gegeben. 

Insbesondere in den Wintermonaten können im Nahfeld der oberirdischen Gewässer vergleichsweise 

niedrige Grundwassertemperaturen auftreten, die den Betrieb von Grundwasserwärmepumpen 

einschränken können. 

Wie die nachfolgenden Ergebnisse der Messungen von Lienert & Haering AG aufzeigen, 

können die Grundwassertemperaturen je nach Standort teilweise extrem abweichen. 

Es können selbst erhebliche Abweichungen innerhalb der Fassung in Abhängigkeit der Tiefe 

festgestellt werden, so dass je nach Anwendungszweck (Heizen, Kühlen) unter Umständen 

Massnahmen an der Anlagekonzeption notwendig sind. 

Hinweise zur Anlageplanung: 

� Vorabklärungen Geologe 

Die zu erwartenden Grundwassertemperaturen müssen vorgängig durch den Anlageplaner 

zusammen mit dem Geologen detailliert geklärt werden. 

� Anlagekonzeption 

Sämtliche Apparate und Installationen müssen dementsprechend dimensioniert werden, 

damit auch noch ein einwandfreier Betrieb unter Beachtung der tiefsten Grundwassertemperaturen 

gewährleistet werden kann. 

Es wird empfohlen, zusätzlich für aussergewöhnliche Anomalien (saisonale, witterungsbedingte 

Einflüsse oder Vorkommnisse) Reserven oder Redundanzen vorzusehen. 



Grundwassertemperaturen Ebnat-Kappel: 

Die Grundwassertemperaturen wurden durch Lienert & Haering AG mittels Datenlogger aufgezeichnet 

und in Anhang Nr. 7 grafisch dargestellt: 

Die Verschiebung der Grundwassertemperaturen im Vergleich zur saisonalen Lufttemperatur 

um bis zu einem halben Jahr kommt der Nutzung mit Wärmepumpen entgegen, da dann 

tendenziell beim Bedarf der grössten Heizleistungen und Vorlauftemperaturen die höchsten 

Grundwassertemperaturen vorliegen. 



Die Grundwassertemperaturen wurden an den verschiedenen Bohrungen mittels Datenlogger 

aufgezeichnet, nachfolgend ist der Jahresverlauf der Grundwassertemperaturen beim 

Profil Bürstenfabrik (Anhang Nr. 9, KB 1-2008) aufgeführt. 

Der Jahreszeitliche Verlauf der Grundwassertemperaturen ist für alle 4 aufgezeichneten 

Messstellen ersichtlich, folgende Feststellungen können daraus abgeleitet werden: 

� Der jahreszeitliche Verlauf ist bei allen 4 Messstellen mit geringen Abweichungen von 

ca. 2°C praktisch parallel. 

� Einzig die Messstelle KB 59 (Thur) weist tiefere Werte auf, was jedoch auf die Infiltration 

von Thurwasser während den Frühlingsmonaten (Schneeschmelze) zurückzuführen 

ist. 

� Tiefste Grundwassertemperatur GWF Gill: 8.5°C 

� Höchste Grundwassertemperatur: 12.5°C 

� Die tiefsten Grundwassertemperaturen werden im Frühling (März, April, Mai) festgestellt 

� Die höchsten Grundwassertemperaturen werden im Herbst (August, September, Oktober 

festgestellt. 

Im weiteren ist aus diesen Messungen gut ersichtlich, dass der Jahresverlauf der Grundwassertemperaturen 

der Witterung bzw. den Jahreszeiten folgt. 

Aus diesem kann im weiteren abgeleitet werden, dass die Grundwassernutzung im Grundsatz 

als oberflächennahe Geothermie betrachtet werden kann und demzufolge sich das 

Energiepotential wahrscheinlich auch analog der oberflächennahen Erdwärmenutzung verhalten 

könnte. 



Grundwassertemperaturen Wattwil: 

Die Grundwassertemperaturen wurden durch Lienert & Haering AG mittels Datenlogger aufgezeichnet 

und in Anhang Nr. 8 grafisch dargestellt: 

Es kann festgestellt werden, dass die Grundwassertemperaturen in Wattwil tendenziell tiefer 

als diejenigen in Ebnat-Kappel liegen. 

Diesbezüglich stellt dies sicher höhere Anforderungen an die Standortwahl und Anlagekonzeption 

von künftigen Grundwasserwärmenutzungsanlagen. 



Einfluss der Grundwasser-Entnahmetemperatur: 

Aus den Grundlagen der Thermodynamik der Wärmepumpe und deren Effizienz ergibt sich, 

dass die Entnahmetemperatur des Grundwassers einen massgeblichen Einfluss auf die 

Wärmepumpenleistung hat. 

110% 

105% 

100% 

95% 

90% 

85% 

92% 

Aenderung WP-Leistung in Funktion der 

Wärmequellentemperatur 

100% 

80% 

5 °C 7.5 °C 10 °C 

Wärmequellentemperatur 

Die Grafik stellt den Verlauf der Wärmepumpenleistung in Funktion der Wärmequellentemperatur 

dar. 

Ausgehend von einer Entnahmetemperatur von 7.5°C ergibt sich eine Leistungsreduktion 

von -8% bei einer Reduktion der Wärmequellentemperatur auf 5°C sowie eine Leistungszunahme 

von +8% bei einer Erhöhung der Wärmequellentemperatur auf 10°C. 

Genau umgekehrt proportional verhält sich der Verlauf des Energieverbrauches, so dass bei 

einer Reduktion der Wärmequellentemperatur auf 5°C sich ein Mehrverbrauch von +8% einstellen 

wird. 

Grundlage Studie: 

Entnahmetemperatur, Nutzungstemperatur WP = 7.5°C 

GEOLOGIEBÜRO LIENERT & HAERING AG / CALOREX, Widmer & Partner AG Energietal Toggenburg 

108%


9.2.2 Grundwasserfördermenge 

Die Grundwasserfördermengen wurden durch Lienert & Haering AG aufgrund der geologischen 

Analysen prognostiziert und das Gebiet in folgende Gruppen unterteilt: 

� Mässig geeignete Gebiete, Fördermenge 50-150 l/min. 

Berechnungen: Fläche gemäss Kataster, Fördermenge 100 l/min. 

� Mässig bis gut geeignete Gebiete, Fördermenge 150-250 l/min. 


� Gut bis sehr gut geeignete Gebiete, Fördermenge >250 l/min. 


Im weiteren wurden auch folgende Zwischengebiete ausgeschieden: 

� Bereich zwischen ungeeignetem und mässig geeignetem Gebiet 


� Bereich zwischen mässig und mässig bis gut geeignetem Gebiet 


� Bereich zwischen mässig bis gut und gut bis sehr gut geeignetem Gebiet 




Mit den vorstehenden Grundwasserfördermengen (l/min.) und der spezifizierten Grundwasserabkühlung 

(K) können die Entnahmeleistungen (kW) pro Grundwasser-Entnahmestelle 

berechnet werden. 

Tabelle: 

Übersicht Gebietseinteilung, Fördermengen und Heizleistungen pro Entnahmestelle: 

Gebiet 

(-) 

Bereich 

zwischen ungeeignet und mässig 

Gebiet 

mässig geeignet 

Bereich 

zwischen mässig bis gut geeignet 

Gebiet 

mässig bis gut geeignet 

Bereich 

mässig bis gut und gut bis sehr gut 

Gebiet 

gut bis sehr gut geeignet 

Fördermenge Abkühlung COP Heizleistung 

(l/min.) (K) (-) (kW) 

50 4 4.00 19 

100 4 4.00 37 

150 4 4.00 56 

200 4 4.00 74 

250 4 4.00 93 

300 4 4.00 112 

Bemerkungen: 

In der Tabelle sind die zu erwartenden Heizleistungen (kW) mit den Mittelwerten der prognostizierten 

Fördermengen errechnet worden. 

Daraus kann aufgrund der jeweiligen Gebietseinteilung des Geologen die zu erwartende 

Heizleistung pro Entnahmestelle abgeleitet werden. 

Für Objekte mit grösseren Heizleistungen ist zusammen mit dem Geologen die Erhöhung 

der Fördermenge pro Entnahmestelle zu prüfen oder es sind mehrere Entnahmestellen zu 

einer grösseren Anlage zusammenzufassen. 

Beispiel Grundwasser-Entnahmebrunnen: Beispiel Grundwasser-Unterwasserpumpen: 



9.2.3 Grundwasserabkühlung 

Die Wegleitung Grundwasserschutz präzisiert, dass die Wärmenutzung insgesamt, also unter 

Berücksichtigung aller im betrachteten Grundwassergebiet installierten Anlagen, die natürliche 

saisonale Temperatur des Grundwassers um nicht mehr als 3°C verändern darf. 

Im Umkreis von maximal 100 m um das Rückversickerungsbauwerk ist jedoch eine Temperaturveränderung 

von mehr als 3°C zulässig. 

Aus oekologischer wie auch oekonomischer Sicht ist anzustreben, dass nur diejenige 

Grundwassermenge gefördert werden soll, die für einen einwandfreien Betrieb und zur Einhaltung 

der gesetzlichen Vorgaben benötigt wird. 

Bei Erhöhung der Grundwasser-Abkühlung verringert sich die Grundwassermenge und der 

Energiebedarf zur Grundwasserförderung fällt entsprechend tiefer aus. 

Die gesetzliche Regelung lässt zu, dass höhere Grundwasser-Abkühlungen als 3 K möglich 

sind und demzufolge aus den vorgenannten Gründen angestrebt werden sollten. 

140% 

120% 

100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

75% 

Aenderung WP-Leistung in Funktion der 

Grundwasserabkühlung 

100% 

0% 

3 °C 4 °C 5 °C 

Grundwasserabkühlung 

Die Grafik stellt den Verlauf der Wärmepumpenleistung in Funktion der Grundwasserabkühlung 

dar. 

Ausgehend von einer Abkühlung von 4°C ergibt sich eine Leistungsreduktion von -25% bei 

einer Reduktion der Abkühlung auf 3°C sowie eine Leistungszunahme von +25% bei einer 

Erhöhung der Abkühlung auf 5°C. 


Grundwasserabkühlung WP = 4 K 

Entnahmetemperatur, Nutzungstemperatur WP = 7.5°C 

Rückgabetemperatur, Nutzungstemperatur WP = 3.5°C 


125%


9.2.4 Spezifische Wärmenutzung 

Allgemein zugängliche Daten zu Wärmeausbreitungen von Grundwasserwärmepumpen sowie 

Berechnungsmodelle zur Beurteilung, wie sich die thermische Nutzung des Grundwasserkörpers 

regional auf das Gesamtsystem auswirkt sind praktisch nicht vorhanden. 

Im Rahmen dieser Studie kann aufgrund der vorhandenen Grundlagen lediglich eine Abschätzung 

des Nutzungspotentiales aufgrund des Flächenkatasters erfolgen, da weiterführende 

Berechnungen und Simulationen den Rahmen dieser Arbeit übersteigen würden. 

Es wurde daher versucht, aufgrund von vorhandenen Grundlagendaten sowie auch von einfachen 

Modellberechnungen das zu erwartende spezifische Nutzungspotential der oberflächennahen 

thermischen Nutzung des Grundwassers zu bestimmen. 

Bei der Wärmeausbreitung in Grundwasserleitern sind grundsätzlich folgende Mechanismen 

beteiligt: 

� Ausbreitung mit der Abstandsgeschwindigkeit (Konvektion) 

� Vermischung durch hydrodynamische Dispersion 

� Wärmeaustausch mit der Atmosphäre 

� Wärmespeicherung im System grundwassererfüllter Porenraum/Korngerüst 

� Wärmeaustausch an den Flanken und an der Sohle des Temperaturfelds (Konduktion) 

Spezifisches Nutzungspotential: 

Die gesamte Herleitung des zu erwartenden Nutzungspotentiales erfolgte anhand des Nutzungsmechanismus 

der oberflächennahen Geothermie. 

Diese Überlegung wird auch dahingehend gestützt, dass aufgrund der Grundwassertemperaturmessungen 

eine Parallelität zu den Jahreszeiten bzw.Verlauf der Jahrestemperaturen 

festgestellt werden kann. 

Herleitung Variante 1: Modell Erdwärmeregister 

Spezifische Entzugsleistung: 30 W/m2 

Nutzungszeit: 2`000 h/a 

Spezifische Entzugsenergie: 60.00 kWh/m2*a 

Herleitung Variante 2: Modell Erdwärmekörbe 

Spezifische Entzugsleistung: 500 W/Korb 

Nutzungszeit: 2`000 h/a 

Spezifische Fläche: 16 m2/Korb 




Herleitung Variante 3: Modell Temperaturfeldberechnung 

Aufgrund der Simulation der Temperaturfeldberechnung 

wird aufgrund der 1°C-Isotherme die spezifische 

Entzugsenergie berechnet. 

Entzugsenergie: 45`000 kWh/a 

Temperaturfeld 1°C Isotherme: 900 m2 


Herleitung Variante 4: Energieinhalt Grundwasser 

Grundwassermächtigkeit: 3 m 

Temperaturnutzung: 4 K 

Spezifische Fläche: 1 m2 


Herleitung Variante 5: Energieinhalt Grundwasser 

Grundwassermächtigkeit: 6 m 

Temperaturnutzung: 4 K 

Spezifische Fläche: 1 m2 


Aufgrund der vorstehenden fünf Herleitungs-Methoden ist ersichtlich, dass von einer zu erwartenden 

spezifischen Entzugsenergie von 15-60 kWh/m2*a ausgegangen werden kann. 

Es ist zu erwarten, dass die Resultate der Varianten 4 und 5 infolge der thermischen Regeneration 

überschritten werden dürften, so dass für die weiteren Berechnungen von 40 

kWh/m2*a ausgegangen wird. 


Spezifische Wärmenutzung: 40 kWh/m2*a 



9.2.5 Anzahl Wärmenutzungsanlagen 

Bei der oberflächennahen Geothermie besteht das grösste Risiko in einer Übernutzung der 

Geothermiepotentiale. 

Wenn benachbarte Geothermieanlagen sich gegenseitig beeinflussen, kann die Grundwassertemperatur 

der im Abstrom des Grundwassers gelegenen Anlage so weit abgesenkt werden, 

dass die Wärmepumpe nur noch mit einer sehr ungünstigen Leistungszahl betrieben 

werden kann. 

Diese negativen Einflüsse müssen deshalb bereits im Vorfeld der Planungsarbeiten sorgfältig 

abgeklärt werden, so dass die negative Beeinflussung zum vorneherein verhindert und 

soweit möglich ausgeschlossen werden kann. 

Es muss mit der sorgfältigen Anordnung der Anlagen und deren Komponenten verhindert 

werden, dass der im Abstrom gelegene Nutzer mit höherem Antriebsenergiebedarf und weniger 

mit Erdwärme heizt. 

Das tückische daran ist, dass die Fläche im Abstrom des Grundwassers je nach geologischen 

Verhältnissen sehr gross sein kann und diese Auswirkungen deshalb zwingend vorgängig 

sorgfältig durch den Geologen berechnet bzw. simuliert werden müssen. 

Die Grösse der durch die Grundwasserrückgabe verursachten “Kältefahne“ und deren Auswirkungen 

richtet sich nach der Anlagegrösse sowie auch den geologischen Verhältnissen 

und kann im Rahmen dieser Studie nicht detailliert behandelt werden. 

Nachfolgend sind als Beispiel die Auswirkungen der Grundwasserrückgabe einer Wärmepumpe 

mit einer Heizleistung von 27 kW aufgeführt: 

Temperaturfeldberechnung Jahresmittel: Temperaturfeldberechnung Winter-Lastfall: 

Unter Ansatz der mittleren Jahresentnahme Für den Lastfall Winter ergibt sich die Reichberechnet 

sich die Reichweite der 1°C-Isotherme weite der 1°C-Isotherme mit einer Grösse 

mit einer Grösse von 113 m x 8 m. von 166 m x 16 m. 



Zur Verdeutlichung der Auswirkungen sind nachfolgend die modellierten Auswirkungen der 

Kältefahnen im Limmatgrundwasserstrom dargestellt: 

In Grundwasserfliessrichtung können je nach Anlagegrösse Grundwasserabkühlungen bis zu 

3°C in den Abstrom markierten Bereichen festgestellt werden. 


Die Auswirkungen verursacht durch die Kältefahne der Grundwasserrückgabe 

richtet sich nach Anzahl und Grösse der Anlagen sowie auch der geologischen 

Verhältnisse und kann in dieser Studie nicht detailliert behandelt werden. 

Die Berücksichtigung dieses Parameters ist mit dem Gewinnungsfaktor vorzunehmen. 



9.2.6 Gewinnungsfaktor 

Aufgrund des Flächenkatasters wurden durch Lienert & Haering AG die Gebiete sowie deren 

prognostizierte Grundwasserfördermenge ermittelt. 

Mittels der spezifischen Wärmenutzung (kWh/m2*a) kann aufgrund des Flächenkatasters 

(m2) das theoretische Wärmenutzungspotential ermittelt werden. 

Dieses theoretische Wärmenutzungspotential wird jedoch in der Praxis nicht vollständig ausgeschöpft 

werden können, so dass zur Berücksichtigung der nachfolgenden Einflüsse der 

Gewinnungsfaktor zur Ermittlung des effektiv zu erwartenden Wärmenutzungspotentiales 

miteinbezogen werden muss: 

� Bauzone 

Einfluss der Bauzone 

Das Gebiet liegt ausserhalb der Bauzone, so dass eine unmittelbare Nutzung 

zum heutigen Zeitpunkt nicht möglich ist. 

� Bebauung 

Einfluss der Bebauung 

Das Gebiet ist vollständig bebaut oder liegt in Verkehrswegen (Strassen oder Plätze) 

bzw. es ist derzeit keine Bebauung vorhanden, 

so dass eine unmittelbare Nutzung zum heutigen Zeitpunkt nicht möglich ist. 

� Wärmenutzungsanlagen 

Einfluss der Wärmenutzungsanlagen 

Die mögliche Anzahl der Wärmenutzungsanlagen wird von deren Grösse 

und den geologischen Verhältnissen beeinflusst. 

Ausschnitt Zonenplan Ebnat-Kappel: 



Ausschnitt Zonenplan Wattwil: 

Die Ermittlung des Wärmenutzungspotentiales für die Studie durch Ausscheidung aufgrund 

des heutigen Zonenplanes sowie deren Bebauung würde aus unserer Sicht zu keinem aussagekräftigen 

Ergebnis führen. 

So ist es z.B. möglich, dass in den nächsten Jahren Gebiete umgezont oder bebaut werden. 

Im speziellen wäre es aber auch denkbar, dass Grundwasser aus z.B. ausserhalb der 

Bauzone liegenden Gebieten intensiv genutzt werden könnten und mittels Heizzentrale und 

Wärmenetzen die produzierte Energien zu den Wärmebezügern geführt werden. 



Wärmenutzungspotential 

100% 

90% 

80% 

70% 

60% 

50% 

40% 

30% 

20% 

10% 

Wärmenutzungspotential in Funktion Gewinnungsfaktor 

0% 

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 

Gewinnungsfaktor 


Ermittlung des zu erwartenden Wärmenutzungspotentiales 

aufgrund des theoretischen Potentials unter Berücksichtigung 

des Gewinnungsfaktors. 



9.2.7 Prinzipielle Einbindung 

Die einschlägigen gesetzlichen Anforderungen und Vorschriften wurden durch Lienert & 

Haering AG detailliert aufgeführt, so dass im nachfolgenden lediglich die wichtigsten technischen 

Anforderungen beschrieben werden. 

Prinzipdarstellung einer Grundwasserwärmepumpenanlage: 

Entnahme- 

temperatur 

� Wärmepumpe 

Leistungsdimensionierung durch Fachmann auf das Objekt abgestimmt gemäss den 

gültigen SIA-Normen und Regeln der Technik. 

� Entnahmebrunnen 

Dimensionierung, Anordnung durch Geologen. 

� Rückgabebrunnen 


� Entnahmetemperatur 

Gemäss örtlichen und geologischen Verhältnissen festzulegen 

Abhängig von Hydraulik (Systemtrennung) 

Rückgabe- 

temperatur 



� Rückgabetemperatur 

Gemäss örtlichen und geologischen Verhältnissen festzulegen 

Abhängig von Hydraulik (Systemtrennung) 

� Mindestabstand Entnahmebrunnen - Rückgabebrunnen 


Nutzungsprinzip Generell: 

Mit Grundwasserwärmepumpen wird der Wärmeinhalt des Grundwassers als regenerative 

Energiequelle für Heiz- und Kühlzwecke genutzt. Dazu wird über einen Entnahmebrunnen 

Grundwasser gefördert, dem mittels Wärmetauscher Energie entzogen (für Heizzwecke) 

bzw. zugeführt (für Kühlzwecke) wird. 

Anschließend wird das thermisch veränderte Grundwasser wieder in denselben Grundwasserleiter 

zurückgegeben. 

Die vorstehende Grafik zeigt das generelle Nutzungsprinzip bei Direktnutzung. 



Nutzungsprinzip ohne Zwischenkreislauf: 

Die gesetzlichen Vorschriften und Empfehlungen können den Einbau eines Zwischenkreislaufes 

verlangen, damit allfällige Verunreinigungen des Grundwassers hervorgerufen durch 

Leckagen oder Undichtigkeiten im Kältekreislauf verhindert werden können. 

� Vorteile ohne Zwischenkreislauf 

höhere Eintrittstemperatur in Wärmepumpe, dadurch bessere Effizienz 

weniger Apparate, geringerer Platzbedarf und Investitionskosten 

Keine zusätzliche Umwälzpumpe im Zwischenkreislauf 

� Nachteile ohne Zwischenkreislauf 

Risiko der Grundwasser-Verunreinigung bei Kältekreislauf-Leckagen 

Risiko der Verschmutzung des Verdampfers durch Sand etc. 

Risiko der Korrosion des Verdampfers 

Prinzipschema ohne Zwischenkreislauf: 

Die Grundwasserpumpen fördern das Grundwasser vom Entnahmebrunnen direkt durch den 

Verdampfer und danach zum Rückgabe-Bauwerk. 



Nutzungsprinzip mit Zwischenkreislauf: 

Die gesetzlichen Vorschriften und Empfehlungen können den Einbau eines Zwischenkreislaufes 

verlangen, damit allfällige Verunreinigungen des Grundwassers hervorgerufen durch 

Leckagen oder Undichtigkeiten im Kältekreislauf verhindert werden können. 

Im Zwischenkreislauf muss ein von den Behörden zugelassener Wärmeträger verwendet 

werden. 

� Vorteile mit Zwischenkreislauf 

kein Risiko der Grundwasser-Verunreinigung bei Kältekreislauf-Leckagen 

kein Risiko der Verschmutzung des Verdampfers durch Sand etc. 

kein Risiko der Korrosion des Verdampfers 

� Nachteile mit Zwischenkreislauf 

tiefere Eintrittstemperatur in Wärmepumpe, dadurch schlechtere Effizienz 

mehr Apparate, grösserer Platzbedarf und Investitionskosten 

zusätzliche Umwälzpumpe im Zwischenkreislauf 

Damit der Temperaturverlust durch den zusätzlichen Wärmetauscher des Zwischenkreislaufes 

möglichst gering gehalten werden kann, sollte die Auslegung des Wärmetauschers mit 

einer Grädigkeit von maximal 1-2 Kelvin (K) erfolgen. 

Auch wenn dadurch die Investitionskosten durch die grösseren Wärmetauscherflächen höher 

liegen, kann dies doch durch die höhere Effizienz auf die lange Nutzungsdauer bezogen 

kompensiert werden. 



Zwischenkreislauf mit Plattenwärmetauscher (Heizen/Kühlen): 

Prinzipschema mit Zwischenkreislauf: 

Die Grundwasserpumpen fördern das Grundwasser vom Entnahmebrunnen durch den 

Wärmetauscher des Zwischenkreislaufes und danach zum Rückgabe-Bauwerk. 



Prinzipschema Heizungsanlage Alterswohnungen, Thuraustrasse 17, 9630 Wattwil: 

Vorlauftemperaturen: 

Wärmepumpen weisen die beste Effizienz auf, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer 

und Kondensator möglichst gering gehalten werden kann. 

Für Heizsysteme bzw. deren Wärmeabgabesysteme bedeutet dies, dass eine Dimensionierung 

der Heizflächen mit möglichst tiefen Vorlauftemperaturen angestrebt werden sollte. 

Im Hinblick auf die Abschätzung des Wärmepotentiales für Ebnat-Kappel und Wattwil wurde 

dem Umstand Rechnung getragen, dass es sich bei einer künftigen Beheizung mehrheitlich 

um bestehende Gebäude handeln dürfte, welche demzufolge auch höhere Vorlauftemperaturen 

benötigen. 



Grafik Heizkurve: 

60 °C 

55 °C 

50 °C 

45 °C 

40 °C 

35 °C 

30 °C 

25 °C 

20 °C 

-10 °C 

-8 °C 

-6 °C 

-4 °C 

-2 °C 

0 °C 

2 °C 

4 °C 

Heizkurve 

6 °C 

8 °C 

10 °C 

Die vorstehende Heizkurve beruht auf einem Wärmeabgabesystem mit notwendigen Vorlauftemperaturen 

von 55°C bei einer Aussenlufttemperatur von -10°C. 

Bei der häufigsten Aussentemperatur während der Heizperiode von 3-4°C ergibt sich eine für 

die Heizperiode massgebliche durchschnittliche Vorlauftemperatur von 40°C. 


Energienutzung mittels Wärmepumpe mit Elektroantrieb 

Vorlauftemperatur WP = 40°C 

Arbeitszahl WP COP = 4.50 

Jahresarbeitszahl WP JAZ = 4.00 


12 °C 

14 °C 

16 °C 

18 °C 

20 °C 

Vorlauf 

Rücklauf


9.2.8 Grundwasser-Entnahme 

Die Anordnung und Dimensionierung der Grundwasser-Entnahme hat gemäss den gültigen 

gesetzlichen Vorschriften und Empfehlungen durch den verantwortlichen Geologen zu erfolgen. 

Die Brunnenleistung hängt vor allem von den hydrogeologischen Gegebenheiten ab und 

muss eine Dauerentnahme für den Nenndurchfluss der angeschlossenen Wärmepumpe gewährleisten. 

Dieser beträgt je nach gewählter Grundwasser-Abkühlung 0.2 bis 0.3 m³/h pro 1 kW Verdampferleistung. 

Die Brunnenleistung muss über einen Pumpversuch nachgewiesen werden. 

Aufbau eines Förderbrunnens: 



9.2.9 Grundwasser-Rückgabe 

Die Anordnung und Dimensionierung der Grundwasser-Rückgabe hat gemäss den gültigen 

gesetzlichen Vorschriften und Empfehlungen durch den verantwortlichen Geologen zu erfolgen. 

Die Leistung der Grundwasser-Rückgabe hängt vor allem von den hydrogeologischen Gegebenheiten 

ab und muss eine Dauerrückgabe für den Nenndurchfluss der angeschlossenen 

Wärmepumpe gewährleisten. 

Aufbau eines Rückgabe-Bauwerkes: 



9.3 Wärmenutzungspotential Ebnat-Kappel 

Die Gemeinde Ebnat-Kappel weist eine Einwohnerzahl von knapp 5`000 Personen auf, 

die gesamte Gemeindefläche beträgt 43.5 km2. 

Mit den vorliegenden Grundlagendaten und Berechnungen ist es möglich, 

die folgenden Kennzahlen zu berechnen: 

� Wärmenutzungspotential absolut 

Durch die Berechnung des theoretischen Wärmenutzungspotentiales 

und Berücksichtigung des Gewinnungsfaktores kann das absolute 

Wärmenutzungspotential in MWh/a ausgewiesen werden. 

Dadurch können Aussagen zur Energieeinsparung, Substitution 

von Energieträgern und Schadstoffreduktionen gemacht werden. 

� Wärmenutzungspotential relativ 

Interessant für die Beurteilung des Wärmenutzungspotentiales 

ist der Vergleich mit dem bisherigen Energieverbrauch. 

Hierfür wird aufgrund von statistischen Zahlen der bisherige Energieverbrauch 

ermittelt und mit dem Wärmenutzungspotential verglichen. 

Dadurch können Aussagen zum möglichen Deckungsgrad 

aufgrund des Wärmenutzungspotentiales gemacht werden. 



Wärmenutzungspotential absolut: 

Aufgrund der Beilage Nr. 8 Übersichtsplan Ebnat-Kappel Grundwasserwärmenutzungskarte 

von Lienert & Haering AG wurden aufgrund des Flächenkatasters sowie der prognostizierten 

Fördermengen das nachfolgende theoretische Wärmenutzungspotential ermittelt: 

Nr. Bezeichnung Eignung Fördermenge Fläche Energiegew innung Energieproduktion Antriebsenergie Leistung Leistung Anzahl 

Max. Gesamt Anlagen 

0.04 4.00 4.00 2'000 

(-) (Name) (-) (l/min) (m2) (MWh/a) (MWh/a) (MWh/a) (kW) (kW) (-) 

8.1 Untersand gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 20'000 800 1'067 267 112 533 5 

8.2 Untersand mässig bis gut (150-250 l/min) 200 35'000 1'400 1'867 467 74 933 13 

8.3 Untersand mässig (50-150 l/min) 100 75'000 3'000 4'000 1'000 37 2'000 54 

8.4 Rorgarten gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 20'000 800 1'067 267 112 533 5 

8.5 Rorgarten mässig bis gut (150-250 l/min) 200 45'000 1'800 2'400 600 74 1'200 16 

8.6 Rorgarten mässig (50-150 l/min) 100 135'000 5'400 7'200 1'800 37 3'600 97 

8.7 Underdorf gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 1'000 40 53 13 112 27 0 

8.8 Underdorf mässig bis gut (150-250 l/min) 200 5'000 200 267 67 74 133 2 

8.9 Underdorf mässig (50-150 l/min) 100 15'000 600 800 200 37 400 11 

8.10 Au gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 5'000 200 267 67 112 133 1 

8.11 Au mässig bis gut (150-250 l/min) 200 25'000 1'000 1'333 333 74 667 9 

8.12 Au mässig (50-150 l/min) 100 75'000 3'000 4'000 1'000 37 2'000 54 

8.13 Stegrüti ungeeignet bis mässig 50 60'000 2'400 3'200 800 19 1'600 86 

Total 516'000 20'640 27'520 6'880 13'760 351 

� Nr. 

Fortlaufende Nummer des Gebietes 

� Bezeichnung 

Flurname des Gebietes 

� Eignung 

Eignung gemäss Lienert & Haering AG 

� Fördermenge 

prognostizierte Fördermenge gemäss Lienert & Haering AG, als Mittelwert eingesetzt 

� Fläche 

Fläche des Gebietes anhand Karte ermittelt 

� Energiegewinnung 

Berechnete Energiegewinnung aufgrund der spezifischen Wärmenutzung 40 

kWh/m2*a bezogen auf die dazugehörige Fläche 

� Energieproduktion 

Berechnete Energieproduktion mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb 

mit Jahresarbeitszahl 4.00 

� Antriebsenergie 

Berechnete Antriebsenergie mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb 

� Leistung Max. 

Berechnete Maximale Heizleistung mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb, 

Jahresarbeitszahl 4.00, Grundwasserabkühlung 4K, bez. auf eine Entnahmestelle 

� Leistung Gesamt 

Berechnete Gesamtleistung aufgrund der Energieproduktion und 2`000 h/a Volllaststunden 

� Anzahl Anlagen 

Berechnete theoretische Anzahl Anlagen bzw. Entnahmestellen aufgrund der Leistung 

Max. und Leistung Gesamt ermittelt 



Das theoretische Wärmenutzungspotential bei einer Fläche von 516`000 m2 ergibt eine 

Energieproduktion von 27`520 MWh/a, dies entspricht einer Gesamtleistung von 

13`760 kW mit 351 Anlagen bzw. Entnahmestellen. 

Wie in Kapitel 9.2.6 Gewinnungsfaktor aufgeführt, muss zur Abschätzung des effektiv in 

Funktion der Bauzone, Bebauung und Anzahl Wärmenutzungsanlagen der der Betrachtung 

zugrunde gelegte Gewinnungsfaktor berücksichtigt werden. 

Für die der Betrachtung zugrunde gelegten Gewinnungsfaktoren schlagen wir gemäss heutigem 

Kenntnisstand folgende Szenarien vor: 

Worst Case Szenario: Gewinnungsfaktor 10% 

Moderates Szenario: Gewinnungsfaktor 20% 

Best Case Szenario: Gewinnungsfaktor 30% 

Energie (MWh/a) 

30'000 

25'000 

20'000 

15'000 

10'000 

5'000 

Energie in Funktion Gewinnungsfaktor 

0 

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 


Energiegewinnung Energieproduktion Antriebsenergie 



Nr. Szenario Gew innungsfaktor Energiegew innung Energieproduktion Antriebsenergie Leistung Leistung Anzahl 


(-) (Name) (MWh/a) (MWh/a) (MWh/a) (kW) (kW) (-) 

0% 0 0 0 0 0 

Worst Case 10% 2'064 2'752 688 1'376 35 

Moderat 20% 4'128 5'504 1'376 2'752 70 

Best Case 30% 6'192 8'256 2'064 4'128 105 

40% 8'256 11'008 2'752 5'504 141 

50% 10'320 13'760 3'440 6'880 176 

60% 12'384 16'512 4'128 8'256 211 

70% 14'448 19'264 4'816 9'632 246 

80% 16'512 22'016 5'504 11'008 281 

90% 18'576 24'768 6'192 12'384 316 

100% 20'640 27'520 6'880 13'760 351 

Übersicht der Szenarien: 


Energiegewinnung: 2`064 MWh/a 

Energieproduktion: 2`752 MWh/a 

Antriebsenergie: 688 MWh/a 

Leistung Gesamt: 1`376 kW 

Anzahl Anlagen/Entnahmestellen: 35 Stk. 

Substitution Heizoel: 275`200 Liter/a 

CO2-Reduktion: 750 To/a 




Antriebsenergie: 1`376 MWh/a 




CO2-Reduktion: 1`500 To/a 









Hinweis: 

Um die gemäss den vorstehenden Szenarien aufgeführten Energieproduktionen erreichen zu 

können, erhöht sich der durch den Antrieb der zur Wärmeerzeugung notwendigen Wärmepumpen 

benötigte elektrische Energiebedarf um 688-2`064 MWh/a. 

Bei den aufgeführten CO2-Reduktionen handelt es sich um eine Abschätzung auf der Basis 

der Wärmeerzeugung mittels Oelheizungen. 

Die CO2-Emissionen der Elektrizitätserzeugung für die Antriebsenergie der Wärmepumpen 

wurde dabei nicht berücksichtigt. 



Energiegewinnung nach Gebieten: 

In der nachfolgenden Grafik ist die Energiegewinnung nach Gebieten dargestellt: 

70% 

Energiegewinnung nach Gebieten 

gut bis sehr gut (>250 l/min) mässig bis gut (150-250 l/min) 

mässig (50-150 l/min) 

9% 

Aufgrund des grossen Flächenanteiles weisen die Gebiete mit mässiger Eignung den mit 

70% grössten Anteil an der Wärmegewinnung auf. Die an sich mässig bis gut (21%) und gut 

bis sehr gut (9%) geeigneten Gebiete weisen wegen ihres geringeren Flächenanteils auch 

kleinere Anteile an der Wärmegewinnung auf. 

Dieser Umstand ist diesbezüglich wichtig, da aus diesen Gründen speziell die Förderung und 

Verbreitung der Wärmegewinnung mittels Grundwasserwärmepumpen auch in den vermeintlich 

nur “mässig“ geeigneten Gebieten gefördert werden sollte. 

Im weiteren lässt sich daraus auch Aussagen, dass tendenziell weniger grössere Anlagen 

ausgeführt werden können und sich deshalb eine Häufung von Anlagen im Bereich der mässig 

geeigneten Gebiete mit Fördermengen von 50-150 l/min. einstellen werden könnte. 

Aus bewilligungstechnischer Sicht der kantonalen Stellen wäre eine Konzentration auf weniger, 

dafür grössere Anlagen wünschenswert, dies wird jedoch je nach angestrebtem Gewinnungsfaktor 

aufgrund der vorstehend aufgeführten Gründen nicht möglich sein. 

Aus diesen Gründen und zur Erreichung des angestrebten Gewinnungsfaktores muss die 

Handhabung der Bewilligungspraxis unter Umständen angepasst werden. 

Das Ziel von wenigen, dafür grösseren Anlagen zur Nutzung des Grundwasserpotentiales 

könnte nur im Zusammenhang mit der Errichtung von lokalen Nahwärmeverbünden zur 

gleichzeitigen Versorgung mehrerer Gebäude erreicht werden. 


21%


Wärmenutzungspotential relativ: 

Über den bisherigen Energieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser liegen keine aktuellen 

Daten oder Erhebungen vor, so dass diese aufgrund von statistischen Zahlen abgeschätzt 

werden müssen. 

Die durch das Bundesamt für Statistik erhobenen Daten weisen aus, dass der Gesamtverbrauch 

nach Verwendungszweck Raumwärme und Warmwasser ca. 300 PJ pro Jahr beträgt. 

Umgerechnet auf die Einwohnerzahl der Schweiz von 7.50 Mio. ergibt dies einen spezifischen 

Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser von ca. 10 MWh/a pro Einwohner. 

Aufgrund des spezifischen Energiebedarfes für Raumwärme und Warmwasser pro Einwohner 

von ca. 10 MWh/a wird der für den Flächenkataster massgebende Energiebedarf für 

Raumwärme und Warmwasser mit 25`000 MWh/a abgeschätzt. 

Diagramm Deckungsgrad nach Szenarien: 

35% 

30% 

25% 

20% 

15% 

10% 

5% 

0% 

11% 

Deckungsgrad nach Szenarien 

22% 

Je nach Szenario kann durch die Nutzung des Wärmepotentiales aus der Grundwassernutzung 

zur Wärmeproduktion für Raumwärme und Warmwasser im betrachteten Flächenkataster 

ein Deckungsgrad von 11% bis 33% gemessen am bisherigen Energiebedarf erreicht 

werden. 

Es ist zu beachten, dass dieser Anteil durch die Reduktion des Energieverbrauches durch 

die Effizienzverbesserungen (Dämmungen) der Gebäudehülle entsprechend vergrössert 

werden könnte. 


33% 

Worst Case Moderat Best Case


9.4 Wärmenutzungspotential Wattwil 

Die Gemeinde Wattwil weist eine Einwohnerzahl von knapp 8`200 Personen auf, 

die gesamte Gemeindefläche beträgt 44.0 km2. 

Mit den vorliegenden Grundlagendaten und Berechnungen ist es möglich, 

die folgenden Kennzahlen zu berechnen: 

� Wärmenutzungspotential absolut 

Durch die Berechnung des theoretischen Wärmenutzungspotentiales 

und Berücksichtigung des Gewinnungsfaktores kann das absolute 

Wärmenutzungspotential in MWh/a ausgewiesen werden. 

Dadurch können Aussagen zur Energieeinsparung, Substitution 

von Energieträgern und Schadstoffreduktionen gemacht werden. 

� Wärmenutzungspotential relativ 

Interessant für die Beurteilung des Wärmenutzungspotentiales 

ist der Vergleich mit dem bisherigen Energieverbrauch. 

Hierfür wird aufgrund von statistischen Zahlen der bisherige Energieverbrauch 

ermittelt und mit dem Wärmenutzungspotential verglichen. 

Dadurch können Aussagen zum möglichen Deckungsgrad 

aufgrund des Wärmenutzungspotentiales gemacht werden. 



Wärmenutzungspotential absolut: 

Aufgrund der Beilagen Nr. 9 Übersichtsplan Wattwil Teil Süd Grundwasserwärmenutzungskarte 

und Nr. 10 Übersichtsplan Wattwil Teil Nord Grundwasserwärmenutzungskarte 

von Lienert & Haering AG wurden aufgrund des Flächenkatasters sowie der prognostizierten 

Fördermengen das nachfolgende theoretische Wärmenutzungspotential ermittelt: 

Nr. Bezeichnung Eignung Fördermenge Fläche Energiegew innung Energieproduktion Antriebsenergie Leistung Leistung Anzahl 


0.04 4.00 4.00 2'000 

(-) (Name) (-) (l/min) (m2) (MWh/a) (MWh/a) (MWh/a) (kW) (kW) (-) 

9.1 Wis ungeeignet bis mässig 50 80'000 3'200 4'267 1'067 19 2'133 115 

9.2 Färch/Au mässig bis gut (150-250 l/min) 200 80'000 3'200 4'267 1'067 74 2'133 29 

9.3 Au mässig bis gut und gut bis sehr gut 250 30'000 1'200 1'600 400 93 800 9 

10.1 Zentrum gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 13'000 520 693 173 112 347 3 

10.2 Feldmühle gut bis sehr gut (>250 l/min) 300 30'000 1'200 1'600 400 112 800 7 

10.3 Enetbrugg mässig (50-150 l/min) 100 35'000 1'400 1'867 467 37 933 25 

10.4 Zentrum mässig bis gut (150-250 l/min) 200 160'000 6'400 8'533 2'133 74 4'267 57 

10.5 Post mässig (50-150 l/min) 100 15'000 600 800 200 37 400 11 

10.6 Post ungeeignet bis mässig 50 25'000 1'000 1'333 333 19 667 36 

10.7 Wenkenrüti mässig (50-150 l/min) 100 5'000 200 267 67 37 133 4 

10.8 Hintere Schomatten ungeeignet bis mässig 50 30'000 1'200 1'600 400 19 800 43 

10.9 Flooz/Wis mässig bis gut (150-250 l/min) 200 10'000 400 533 133 74 267 4 

10.10 Flooz mässig (50-150 l/min) 100 100'000 4'000 5'333 1'333 37 2'667 72 

10.11 Unterer Flooz mässig bis gut und gut bis sehr gut 250 30'000 1'200 1'600 400 93 800 9 

Total 643'000 25'720 34'293 8'573 17'147 422 

� Nr. 

Fortlaufende Nummer des Gebietes 

� Bezeichnung 

Flurname des Gebietes 

� Eignung 

Eignung gemäss Lienert & Haering AG 

� Fördermenge 

prognostizierte Fördermenge gemäss Lienert & Haering AG, als Mittelwert eingesetzt 

� Fläche 

Fläche des Gebietes anhand Karte ermittelt 

� Energiegewinnung 

Berechnete Energiegewinnung aufgrund der spezifischen Wärmenutzung 40 

kWh/m2*a bezogen auf die dazugehörige Fläche 

� Energieproduktion 

Berechnete Energieproduktion mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb 

mit Jahresarbeitszahl 4.00 

� Antriebsenergie 

Berechnete Antriebsenergie mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb 

� Leistung Max. 

Berechnete Maximale Heizleistung mit Wärmepumpe mit Elektroantrieb, 

Jahresarbeitszahl 4.00, Grundwasserabkühlung 4K, bez. auf eine Entnahmestelle 

� Leistung Gesamt 

Berechnete Gesamtleistung aufgrund der Energieproduktion und 2`000 h/a Volllaststunden 

� Anzahl Anlagen 

Berechnete theoretische Anzahl Anlagen bzw. Entnahmestellen aufgrund der Leistung 

Max. und Leistung Gesamt ermittelt 



Das theoretische Wärmenutzungspotential bei einer Fläche von 643`000 m2 ergibt eine 

Energieproduktion von 34`293 MWh/a, dies entspricht einer Gesamtleistung von 

17`147 kW mit 422 Anlagen bzw. Entnahmestellen. 

Wie in Kapitel 9.2.6 Gewinnungsfaktor aufgeführt, muss zur Abschätzung des effektiv in 

Funktion der Bauzone, Bebauung und Anzahl Wärmenutzungsanlagen der der Betrachtung 

zugrunde gelegte Gewinnungsfaktor berücksichtigt werden. 

Für die der Betrachtung zugrunde gelegten Gewinnungsfaktoren schlagen wir gemäss heutigem 

Kenntnisstand folgende Szenarien vor: 




Energie (MWh/a) 

40'000 

35'000 

30'000 

25'000 

20'000 

15'000 

10'000 

5'000 

Energie in Funktion Gewinnungsfaktor 

0 

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 


Energiegewinnung Energieproduktion Antriebsenergie 



Nr. Szenario Gew innungsfaktor Energiegew innung Energieproduktion Antriebsenergie Leistung Leistung Anzahl 


(-) (Name) (MWh/a) (MWh/a) (MWh/a) (kW) (kW) (-) 

0% 0 0 0 0 0 

Worst Case 10% 2'572 3'429 857 1'715 42 

Moderat 20% 5'144 6'859 1'715 3'429 84 

Best Case 30% 7'716 10'288 2'572 5'144 126 

40% 10'288 13'717 3'429 6'859 169 

50% 12'860 17'147 4'287 8'573 211 

60% 15'432 20'576 5'144 10'288 253 

70% 18'004 24'005 6'001 12'003 295 

80% 20'576 27'435 6'859 13'717 337 

90% 23'148 30'864 7'716 15'432 379 

100% 25'720 34'293 8'573 17'147 422 

Übersicht der Szenarien: 




Antriebsenergie: 857 MWh/a 




CO2-Reduktion: 950 To/a 















Substitution Heizoel: 1`028`800 Liter/a 


Hinweis: 

Um die gemäss den vorstehenden Szenarien aufgeführten Energieproduktionen erreichen zu 

können, erhöht sich der durch den Antrieb der zur Wärmeerzeugung notwendigen Wärmepumpen 

benötigte elektrische Energiebedarf um 857-2`572 MWh/a. 

Bei den aufgeführten CO2-Reduktionen handelt es sich um eine Abschätzung auf der Basis 

der Wärmeerzeugung mittels Oelheizungen. 

Die CO2-Emissionen der Elektrizitätserzeugung für die Antriebsenergie der Wärmepumpen 

wurde dabei nicht berücksichtigt. 



Energiegewinnung nach Gebieten: 

In der nachfolgenden Grafik ist die Energiegewinnung nach Gebieten dargestellt: 

45% 

Energiegewinnung nach Gebieten 

gut bis sehr gut (>250 l/min) mässig bis gut (150-250 l/min) 

mässig (50-150 l/min) 

7% 

Aufgrund der grossen Flächenanteile weisen die Gebiete mit mässiger Eignung (45%) und 

mässig bis guter Eignung (48%) den grössten Anteil an der Wärmegewinnung auf. Die an 

sich gut bis sehr gut (7%) geeigneten Gebiete weisen wegen ihres geringeren Flächenanteils 

auch kleinere Anteile an der Wärmegewinnung auf. 


Verbreitung der Wärmegewinnung mittels Grundwasserwärmepumpen auch in den vermeintlich 

nur “mässig“ oder “mässig bis gut“ geeigneten Gebieten gefördert werden sollte. 

Im weiteren lässt sich daraus auch Aussagen, dass tendenziell weniger grössere Anlagen 

ausgeführt werden können und sich deshalb eine Häufung von Anlagen im Bereich der mässig 

geeigneten Gebiete mit Fördermengen von 50-150 l/min. sowie im Bereich der mässig 

bis gut geeigneten Gebiete mit Fördermengen von 150-250 l/min. einstellen werden könnte. 

Aus bewilligungstechnischer Sicht der kantonalen Stellen wäre eine Konzentration auf weniger, 

dafür grössere Anlagen wünschenswert, dies wird jedoch je nach angestrebtem Gewinnungsfaktor 

aufgrund der vorstehend aufgeführten Gründen nicht möglich sein. 

Aus diesen Gründen und zur Erreichung des angestrebten Gewinnungsfaktores muss die 

Handhabung der Bewilligungspraxis unter Umständen angepasst werden. 

Das Ziel von wenigen, dafür grösseren Anlagen zur Nutzung des Grundwasserpotentiales 

könnte nur im Zusammenhang mit der Errichtung von lokalen Nahwärmeverbünden zur 

gleichzeitigen Versorgung mehrerer Gebäude erreicht werden. 


48%


Wärmenutzungspotential relativ: 

In der Masterarbeit “Abschätzung und Umweltbewertung des Strom- und Heizenergieverbrauchs 

der Gemeinde Wattwil“ HS 2009 Umweltingenieurwissenschaften (Verfasser Simon 

Nusch) wurde der bisherige Energieverbrauch für Raumwärme und Warmwasser errechnet 

und mit 186`000 MWh/a aufgeführt. 

Die durch das Bundesamt für Statistik erhobenen Daten weisen aus, dass der Gesamtverbrauch 

nach Verwendungszweck Raumwärme und Warmwasser ca. 300 PJ pro Jahr beträgt. 

Umgerechnet auf die Einwohnerzahl der Schweiz von 7.50 Mio. ergibt dies einen spezifischen 

Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser von ca. 10 MWh/a pro Einwohner. 

Aufgrund des spezifischen Energiebedarfes für Raumwärme und Warmwasser pro Einwohner 

von ca. 10 MWh/a wird der für den Flächenkataster massgebende Energiebedarf für 

Raumwärme und Warmwasser mit 50`000 MWh/a abgeschätzt. 

Diagramm Deckungsgrad nach Szenarien: 

25% 

20% 

15% 

10% 

5% 

0% 

7% 

Deckungsgrad nach Szenarien 

14% 

Je nach Szenario kann durch die Nutzung des Wärmepotentiales aus der Grundwassernutzung 

zur Wärmeproduktion für Raumwärme und Warmwasser im betrachteten Flächenkataster 

ein Deckungsgrad von 7% bis 21% gemessen am bisherigen Energiebedarf erreicht werden. 

Es ist zu beachten, dass dieser Anteil durch die Reduktion des Energieverbrauches durch 

die Effizienzverbesserungen (Dämmungen) der Gebäudehülle entsprechend vergrössert 

werden könnte. 


21% 

Worst Case Moderat Best Case


9.5 Zusammenfassung 

Mit der vorliegenden Studie wurde aufgrund der geologischen Untersuchungen und Auswertungen 

das theoretische Wärmenutzungspotential ermittelt. 

Das ermittelte theoretische Wärmenutzungspotential wird jedoch aufgrund der Faktoren Lage 

der Bauzone, Art der Bebauung sowie Anzahl der Wärmenutzungsanlage in der Praxis 

nicht vollständig ausgeschöpft werden können. 

Zur Berücksichtigung dieser Faktoren kann das effektiv zu erwartende Wärmenutzungspotential 

zusammen mit dem Gewinnungsfaktor bestimmt werden. 

Den Betrachtungen wurden folgende Szenarien zugrunde gelegt: 




In der Studie sind die massgebenden Parameter wie Grundwassertemperaturen, Grundwasserfördermengen, 

Grundwasserabkühlung, Spezifische Wärmenutzung und Anzahl Wärmenutzungsanlagen 

definiert, Abweichungen können mittels Korrekturfaktoren sowie dem Gewinnungsfaktor 

berücksichtigt werden. 

Ebnat-Kappel: 

Der Flächenkataster der möglichen Grundwassernutzung beträgt 516`000 m2. 

Je nach Szenario kann eine Energieproduktion zwischen 2`752-8`256 MWh/a ausgewiesen 

werden, dadurch kann eine Heizoelmenge zwischen 275`200-825`600 Liter/a bzw. eine 

CO2-Reduktion zwischen 750-2`250 Tonnen/a sowie ein Deckungsgrad des bisherigen 

Energiebedarfes zwischen 11-33% erreicht werden. 

Wattwil: 

Der Flächenkataster der möglichen Grundwassernutzung beträgt 643`000 m2. 

Je nach Szenario kann eine Energieproduktion zwischen 3`429-10`288 MWh/a ausgewiesen 

werden, dadurch kann eine Heizoelmenge zwischen 342`900-1`028`800 Liter/a bzw. eine 

CO2-Reduktion zwischen 950-2`850 Tonnen/a sowie ein Deckungsgrad des bisherigen 

Energiebedarfes zwischen 7-21% erreicht werden. 

Sowohl für Ebnat-Kappel wie auch Wattwil kann festgestellt werden, dass aufgrund der grossen 

Flächenanteile die Gebiete mit mässiger Eignung und mässig bis guter Eignung den 

grössten Anteil am Wärmenutzungspotential aufweisen. 


Verbreitung der Wärmegewinnung mittels Grundwasserwärmepumpen auch in diesen Gebieten 

vorangetrieben werden sollte. 

Aus diesen Gründen lässt sich ableiten, dass bei einer intensiven Nutzung des Wärmepotentiales 

tendenziell eine grössere Anzahl kleinerer Anlagen erstellt werden wird. 

Grundsätzlich wäre eine Konzentration auf weniger, dafür grössere Anlagen wünschenswert, 

zur Erreichung des angestrebten Gewinnungsfaktores muss die Handhabung der Anlageanzahl, 

deren gegenseitigen Beeinflussung und Bewilligungspraxis unter Umständen angepasst 

werden. 

Mit Vorliegen dieser Studie kann aufgezeigt werden, dass mit dem Wärmenutzungspotential 

aus der Energieproduktion der Grundwassernutzung ein erheblicher Anteil am bisherigen 

Energiebedarf gedeckt werden könnte. 



Die erfolgreiche Umsetzung und Erreichung eines hohen Gewinnungsfaktores setzen jedoch 

eine umfassende Information aller Beteiligten voraus, so dass einerseits vom Wärmenutzungspotential 

Kenntnis genommen wird und andererseits durch eine optimale Planung eine 

möglichst umfassende Nutzung der vorhandenen Energie im Grundwasser erfolgen kann. 

10. SCHLUSSWORT 

Im gesamten Untersuchungsgebiet wurden über 320 Bohrungen ausgewertet und interpretiert. 

Die z.T. kleinräumigen geologischen Strukturen ergaben bei der Auswertung gewisse 

Interpretationsprobleme, die mit jeder neuen geologischen und hydrogeologischen Abklärung 

besser zu verstehen sind. Neue hydrogeologische Erkenntnisse sind in der Grundwasserwärmenutzungskarte 

aufzunehmen und von Fall zu Fall muss die Grundwasserwärmenutzungskarte 

anhand der neuen Informationen angepasst werden. 

Die Studie ergab, dass im Talboden von Ebnat-Kappel und Wattwil ein beachtliches nutzbares 

Grundwasserwärmepotential existiert. Das Grundwasser wird im Talboden jedoch auch 

durch eine Vielzahl von unverzichtbaren Trinkwasserfassungen genutzt, weshalb die Planung 

und Ausführung von Grundwasserwärmepumpen koordiniert durchgeführt werden 

muss. Die Trinkwassergewinnung darf durch die Errichtung von Grundwasserwärmepumpen 

nicht beeinträchtigt werden. Wenn immer möglich sollten Grossanlagen mit einer Leistung 

von über 50 - 100 kW kleineren Anlagen vorgezogen werden. Bei geringmächtigen Wasservorkommen 

wie beispielsweise im Dorf Wattwil, sind grössere Anlagen aus hydrogeologischer 

Sicht meist nur als Kombination von mehreren kleinen Fassungen möglich. 

St. Gallen / Wil, 29. Juni 2011 

GEOLOGIEBÜRO Ingenieurbüro 

LIENERT & HAERING AG CALOREX, Widmer & Partner AG 

Christoph Haering Urs Zwingli 

Dipl. Geologe ETH/SIA Eidg. Dipl. Heizungsplaner

GRUNDWASSER-WÄRMEPOTENTIAL IM TALBODEN VON EBNAT ...

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?