Erdwärme aus U-Bahn-Tunneln

U-Bahn Tunnel Energy-Mag

Beim Neubau einer U-Bahn kann mit geringen Zusatzkosten eine geothermische Anlage integriert werden. Das ist eine gute Möglichkeit, um diese erneuerbare Energiequelle in unterirdisch dicht bebauten Städten zu nutzen. Eine Testanlage ist an der U-Bahn-Linie 6 am Stuttgarter Fasanenhof in Betrieb. Wissenschaftler der Universität Stuttgart untersuchen, welche Auswirkungen die geothermische Aktivierung des Tunnels auf den Untergrund hat.


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U-Bahntunnel sind nicht nur zum U-Bahn fahren gut. Mit geringem Mehraufwand kann die Wärmeenergie des Schachts genutzt werden.

Die Klimaanlage läuft mit Erdwärme aus U-Bahn-Tunneln

Durch ihre großen, erdberührenden Flächen haben Tunnelbauwerke ein hohes geothermisches Potenzial. Neu gebaute Tunnel liegen nahe bei möglichen Verbrauchern. Büros, Wohnungen und Gewerbebetriebe können mittels Erdwärme geheizt und gekühlt werden. Es bedarf nur geringer technischer Modifikationen, um einen Tunnel als Wärme- und Kältequelle zu nutzen. So steigen die Kosten für den Rohbau durch die geothermische Aktivierung nach ersten Prognosen lediglich um zwei Prozent. Die Absorberleitungen können auf dem Spritzbeton der Tunnelaußenschale montiert und mit dem Ortbeton der Tunnelinnenschale eingegossen werden. Dieses Verfahren eignet sich für bergmännisch hergestellte Neubauten. Dabei wird der Tunnel gebohrt oder ausgebaggert. Die alternative offene Tunnelbauweise, bei der ein Tunnel ähnlich wie ein Keller rechteckig gebaut und anschließend zugeschüttet wird, wurde nicht betrachtet. Zwei Tunnelröhren der Stadtbahn wurden auf einer Länge von je 10 Metern mit Absorberleitungen ausgestattet.

Die beiden Tunnelabschnitte liegen in Schichten von Sandstein und Tonstein. Sie haben jeweils zwei Absorberkreisläufe. Jeder Teilkreislauf wurde mit zwei mal rund 200 Metern Absorberleitung auf einer Fläche von jeweils rund 90 m² installiert. Die Absorberkreisläufe sind über Anschlussleitungen mit einer Wärmepumpe im Betriebsraum der Haltestelle Europaplatz verbunden. Mit der Wärmepumpe fahren die Wissenschaftler unterschiedliche Lastprofile des Heiz- und Kühlbetriebes. Wie bei einer Erdwärmesonde werden die Wärmetauscherrohre von einer Absorberflüssigkeit durchströmt. Das Wasser-Mono-Ethylenglykol-Gemisch nimmt die im Baugrund gespeicherte und in der Tunnelluft enthaltene Wärme auf, beziehungsweise gibt diese ab.

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Mit dieser beim Neubau des Stadtbahntunnels Stuttgart-Fasanenhof installierten Testanlage soll die geothermische Nutzung der Erdreichwärme in Tunneln untersucht werden.

Die oberflächennahen Geothermie nutzen

Zum Klimatisieren von Gebäuden kommt die Geothermie als eine nahezu unerschöpfliche Wärmequelle in Frage. Dazu eignet sich vor allem die oberflächennahe Geothermie mit Bohrungen von bis zu 400 Metern Tiefe. Abhängig von der Bodenbeschaffenheit und dem Fundament des Gebäudes eignen sich verschiedene Techniken. Der verbreitetste Anlagetyp in Mittel- und Nordeuropa sind Erdwärmesonden. Meist werden sie mit Bohrungen in 50 bis 100 Metern Tiefe eingesetzt. Um den Bedarf größerer Gewerbebauten oder Wohnanlagen zu decken, werden mehrere Sondenlöcher gebohrt. Die Sonden werden meistens mit einer senkrechten Bohrung in 50 bis 160 Metern eingebracht. In den Rohrenzirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, welche die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt und an die Oberfläche zur Wärmepumpe transportiert.

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Diese 3-D-Ansicht zeigt den Energieblock im Fasanenhoftunnel mit Absorberleitungen zwischen Innen- und Außenschale und die Zuleitung in der Tunnelsohle.

Eine weitere Bauform sind Energiepfähle. Dabei werden die Sondenrohre direkt in die Gründungspfähle eines Gebäudes integriert. Energiepfähle dringen üblicherweise in eine Tiefe von 10 bis 30 Meter vor. Es können auch horizontale Leitungen in oder unterhalb der Bodenplatte angebracht werden. Diese heißen Bodenabsorber. Eine andere Variante stellen die sogenannten Horizontal-Erdwärme-Kollektoren dar. Dabei werden die Absorberrohre in circa zwei bis drei Meter tiefe Gräben, beispielsweise unter Parkplätzen oder Gartenflächen, verlegt. Eine Mischform ergibt sich durch die Anwendung in sogenannten Erdwärmekörben. Sie nutzen zudem gezielt das Wärmepotenzial von Regenwasser. Derzeit sind in Deutschland nach Angaben des Bundesverbandes Geothermie rund 290.000 oberflächennahe Geothermieanlagen in Betrieb. Jährlich kommen zahlreiche Neuinstallationen hinzu. Im Jahr 2012 waren es rund 22.200 Anlagen.

Quelle: http://www.bine.info/

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  1. […] bereits eine Teststrecke für dieses System. Die Geothermie-Anlage ist an der U-Bahn-Linie 6 am Stuttgarter Fasanenhof angebracht und wird von Wissenschaftlern der Universität Stuttgart als Forschungsprojekt betrieben. In zwei […]

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