Temperaturschwankungen zwischen 2 und 18°C
Die ungestörte Baugrundtemperatur am Fasanenhof beträgt in mehr als acht Metern horizontaler Entfernung vom U-Bahn-Tunnel circa 12°C. Die Temperatur der Tunnelluft schwankt durch das Wetter. Dadurch verändert sich auch die Erdtemperatur bis in acht Meter Entfernung. Die im tunnelnahen Bereich gemessenen Temperaturen liegen zwischen 2°C und 18°C.
Die geothermische Aktivierung des Tunnels beeinflusst die Temperaturen im Nahbereich des Tunnels zusätzlich. Die Messungen zeigen, dass sich die Temperatur im Nahbereich bei Dauerbetrieb der Wärmepumpe der Vorlauftemperatur angleicht. Die konkrete Veränderung hängt dabei von der Betriebsweise ab.
Die geothermische Anlage wird über die Vorlauftemperatur und den Volumenstrom des Absorberfluids gesteuert. Für die Teststrecke gelten die Vorgaben des Amtes für Umwelt der Stadt Stuttgart. Demnach soll die Grundwassertemperatur in der Nähe des Tunnels 0°C nicht unterschreiten. Diese Grenze gilt, wenn mit der geothermischen Anlage geheizt wird. Wird die Anlage zur Kühlung eingesetzt, wird Wärme in den Untergrund geleitet. In diesem Fall soll im Nahbereich des Tunnels die Grundwassertemperatur 25°C nicht überschreiten.
Mit Versuchen zum Heizen und Kühlen untersuchen die Wissenschaftler die Leistungsfähigkeit und das Temperaturverhalten des Absorbersystems. Dabei halten sie die Vorlauftemperatur zu den Absorbern und den Massenstrom des Systems konstant. Die thermische Leistung des Gesamtsystems beträgt jahreszeitabhängig zwischen 5 W/m² und 37 W/m².
Tunnelluft und Grundwasser steigern Wärmegewinnung
Bei der Tunnel-Geothermie beeinflusst die stark schwankende Temperatur der Tunnelluft die thermische Leistung. Andere Bedingungen gelten für Erdwärmesonden. Sie sind von allen Seiten vom Erdreich umschlossen, welches eine relativ konstante Temperatur hat. Die Temperatur der Tunnelluft hängt von der Außenlufttemperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und weiteren Wärmequellen, wie den U-Bahnen, ab.
Messungen an der Teststrecke zeigen, dass die Tunnelluft einen signifikanten Einfluss auf die Energiegewinnung hat. Einen positiven Einfluss hat die Tunnelluft zum Beispiel im Frühjahr. Während sich das Erdreich nur langsam erwärmt, heizt sich die Luft schnell auf. Kommt nun wieder ein kalter Tag, steht der geothermischen Anlage eine größere Heizleistung durch die erwärmte Tunnelluft zur Verfügung.