Klimatisieren mit Erdwärme aus U-Bahn-Tunneln: Einfluss der Energieextraktion auf das Erdreich
Beim Neubau des Stadtbahntunnels Stuttgart-Fasanenhof installierten Wissenschaftler der Universität Stuttgart eine Testanlage mit dem Ziel, die von unterschiedlichen Randbedingungen abhängige mögliche Energie-Extraktion zu untersuchen.Außerdem untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen der geothermischen Aktivierung des Tunnels auf das Erdreich. Mit umfangreicher Messtechnik wurden die Temperaturfelder in Baugrund, Bauwerk und Tunnelluft bestimmt und die Strömungsgeschwindigkeit der Tunnelluft gemessen. Auch die thermischen Eigenschaften des Gesteins, wie Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität, ermittelten sie.
Die Wissenschafter maßen die Vor- und Rücklauftemperatur der Absorberkreise im Tunnel sowie die zugehörigen Massenströme, um die Leistungsfähigkeit des Absorbersystems zu bestimmen. Im Betriebsraum wurden die Vor- und Rücklauftemperaturen der gesamten Anlage erfasst. Hinzu kam der Volumenstrom des Hauptkreislaufes. Damit wurden Energiebilanzen berechnet. Um den Wärmeübergang an der Innenseite der Tunnelschale zu berechnen, erfassten die Wissenschaftler auch die Luftgeschwindigkeit im Tunnel. Mit Wärmetransport-Berechnungen untersuchten sie den Einfluss der Temperatur der Tunnelluft auf die Leistungsfähigkeit der Anlage.
Erdtemperatur nur im Nahbereich verändert
Im Projekt haben die Forscher untersucht, welchen Einfluss die geothermische Nutzung auf die Temperatur im Erdreich hat. Durch den Bau eines Tunnels verändert sich die Temperatur in der direkten Umgebung. Die Messungen zeigen, dass die Temperatur nur bis in einer Entfernung von acht Metern um den Tunnel beeinflusst wird. Im weiter entfernten Untergrund konnten die Forscher keinen Einfluss mehr finden.