Erdwärmesonden, Energiepfähle, Energieschlitzwände usw. sind Stand der Technik bei der Nutzung geothermischer Energie im Zusammenhang mit Tiefbau-Projekten. Aufgrund ihrer großen erdberührten Fläche lassen auch Tunnelbauwerke ein großes geothermisches Potential erwarten. Durch geringfügige technische Modifikationen kann ein Tunnel als geothermische Quelle oder Senke eingesetzt werden und neben der konstruktiv-statischen Aufgabe auch eine thermisch-energetische erfüllen. Diese Idee wurde nach einem Vorbild in Wien geplant und im Zuge eines Bauvorhabens in Stuttgart, Deutschland, umgesetzt. In einem Abschnitt eines in Spritzbetonbauweise hergestellten Tunnels konnte eine tunnelgeothermische Teststrecke eingerichtet werden. Die Umsetzung erfolgte im Rahmen eines Stadtbahn-Projekts der SSB AG. Zwei Tunnelröhren mit einer Länge von je 10 m wurden mit Absorberleitungen ausgestattet und mit einer Wärmepumpe verbunden. Darüber hinaus wurde der Tunnel mit einer angemessenen Anzahl von Messinstrumenten ausgestattet, um die Temperaturfelder in Baugrund, Bauwerk und der Tunnelluft zu bestimmen. Darüber hinaus wurde auch die Strömungsgeschwindigkeit der Tunnelluft gemessen. Einer der Schwerpunkte des Forschungsprojektes "GeoTU6" war es, die maßgeblichen thermischen Eigenschaften des Gesteins wie Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität zu bestimmen. Die begleitende Messkampagne erlaubte die Kalibrierung von zweidimensionalen numerischen Modellen. Im Zuge mehrerer FE-Simulationen wurde der Wärmetransport im Absorber-System untersucht. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen des geothermischen Betriebs auf das umgebende Gebirge analysiert. Dabei war ein Schwerpunkt der Forschung die Untersuchung des Einflusses der Tunnelluft und des Grundwassers auf die Höhe der Energiegewinnung. Die Untersuchungen ergaben einen ansehnlichen Beitrag der Tunnelgeothermie zu einer nachhaltigen Energieversorgung.

    Borehole heat exchangers, energy piles, energy diaphragm walls etc. are state-of-the- art in using geothermal energy in connection with foundation engineering projects. Because of their large amount of surrounding subsoil, tunnels are also in the focus of geothermal energy extraction - tunneling as a source for sustainable energy. By use of a relatively small modification of the inner shell, a tunnel can serve as a geothermal line source or sink in addition to its basic constructive and static function. This idea indicated the planning and construction of a "tunnel geothermal" testing section in an actual tunnel project in Stuttgart, Germany. The representative project was realized in a short shotcrete-made tunnel section of a city railway project of SSB AG, the local contractor for public transport. Two tunnel sections with a length of 10 m each were fitted with absorber pipes and connected with a heat pipe. Furthermore the tunnel was equipped with a comprehensive number of measuring instruments to determine the temperature-field of tunnel-surrounding subsurface, concrete and air including air flow velocity in the tunnel to detect its influence on energy extraction. One of the main foci of the research project called "GeoTU6" was to determine the controlling geothermal parameters of the rock such as heat conductivity and heat capacity. It was completed by a "tunnelgeothermal" response test for rock mass parameters. The accompanying measuring campaign allowed to calibrate 2D and 3D numerical models. Several FE-simulations were carried out with emphasis on quantity of heat produced by the absorber system. Moreover, the interaction between fluid temperature in the absorber system and surrounding rock mass was analysed. The investigations show a considerable contribution of geothermal tunneling to sustainable energy.


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    Titel :

    GeoTU6 - Geothermienutzung in Tunnelbauwerken in innerstädtischen Bereichen am Beispiel des Stadtbahntunnels Stuttgart-Fasanenhof (U6). Schlussbericht


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    110 Seiten, Bilder, Tabellen, 31 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch