Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Sebastian Pfaffel 27.07.2010 1 Prüfungsvortrag 27.07.2010 Geothermie aus Tunneln – Beispiel Gotthardbasistunnel Vorlesung: Geothermie Prof. Dr. Koch.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Sebastian Pfaffel 27.07.2010 1 Prüfungsvortrag 27.07.2010 Geothermie aus Tunneln – Beispiel Gotthardbasistunnel Vorlesung: Geothermie Prof. Dr. Koch."—  Präsentation transkript:

1 Sebastian Pfaffel Prüfungsvortrag Geothermie aus Tunneln – Beispiel Gotthardbasistunnel Vorlesung: Geothermie Prof. Dr. Koch

2 Sebastian Pfaffel Tunnel und Geothermie 2.Geologische Grundlagen 3.Vorreiter Schweiz 4.Nutzungsvarianten - Tunnelwasser - Absorber 5.Projekt: Gotthard Basistunnel - Wärmedargebot - Einleitbedingungen - Wärmenutzung: Beispiel Bahnhof Erstfeld 6.Fazit & Ausblick Gliederung 2

3 Sebastian Pfaffel Tunnel und Geothermie 3 Direkte Geothermienutzung Erdwärmekollektoren und –sonden (Oberflächennah) Anbohren heißer Wasserreservoire (Hydrothermal) Nutzung heißer Gesteinsschichten (Hot-Dry-Rock) Geothermie als Zusatznutzen Energiepfähle, Absorber in Bodenplatten… Aufgelassene Gruben und Bergwerke Tunnel (Auto und Eisenbahn) Bauwerke mit Bodenkontakt, geringer Zusatzaufwand, hoher Zusatznutze

4 Sebastian Pfaffel Geologische Grundlagen 4 Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapizität des Baugrundes Geothermischer Gradient Im Mittel ΔT=3,3 K/100m Geologisch und tektonisch bedingte Schwankungen Entscheidend für die dauerhafte mögliche Leistungsabgabe

5 Sebastian Pfaffel Geologische Grundlagen 5 Piora-Zone (Sedimente und Sedimentgestein Geothermische Prognose Auslegung der Belüftung und Klimatisierung Abschätzung geothermischer Potentiale Simulation durch FRACTure (ETH Zürich, 3D-Finite-Elemente) Aufteilung eines 75 x 15 x 50 km Gebietes in Elemente, 5° isotherme Schichten in der Darstellung Gotthardbasistunnel

6 Sebastian Pfaffel Vorreiter Schweiz 6 Über 700 Straßen- und Eisenbahntunnel Topologie bedingte hohe Überlagerungen Untersuchung 15 ausgewählter Standorte 6 umgesetzte Projekte St. Bernard *cooling down to 6°C

7 Sebastian Pfaffel Nutzungsvarianten - Tunnelwasser 7 Wasser aus der Bauwerksentwässerung Regelfall: Einleitung in Flüsse (Einleitbedingungen) Wassertemperatur und Massenstrom entscheidend Kein Aufwand zur Bereitstellung, Nutzen bei der Abkühlung Nachträgliche Nutzung möglich Simplontunnel Gotthardtunnel

8 Sebastian Pfaffel Nutzungsvarianten - Absorber 8 Absorber als Energievliesmatte oder Energietübing (vgl. Erdwärmekollektor) Direkte Installation beim Tunnelbau -> erhöhte Kosten Unabhängig von zuströmendem Wasser -> Planbarkeit Erzwungene Konvektion notwendig -> Energiekosten Anwendung: evtl. Stuttgart 21, Heizen und Kühlen

9 Sebastian Pfaffel Projekt: Gotthard Basistunnel 9 Wärmedargebot(Planungswerte) Wassertemperatur am Portal 30-34°C Volumenstrom Liter/s Thermische Leistung: 3,8 – 44 MW, angenommene Abkühlung auf 15°C (Volumenstrom*Wärmekapazität*Temperaturdifferenz) Eisenbahntunnel Bohrbeginn: 2002 Fertigstellung: 2017 Streckenlänge 57 km (152 km Stollen) 2 Portale und 2 Zugänge Betrachtung des Nordportal Erstfeld Bergwassernutzung ab 2011 möglich

10 Sebastian Pfaffel Projekt: Gotthard Basistunnel 10 Einleitbedingungen Maximale Erhöhung der Gewässertemperatur um 1,5°C Mischtemperatur max. 25°C Winter als kritische Zeit -> geringe Volumenströme, hohes ΔT Mögliche Einleitung und Reuß und Schächenbach Einleitung Reuß: max 170 l/s bei 31,5°C Einleitung Schächenbach: max 33 l/s bei 31,5°C Ohne Wärmenutzung werden Abkühlbecken notwending, daher Bereitstellung des Wassers durch die AlpTransit Gotthard AG

11 Sebastian Pfaffel Projekt: Gotthard Basistunnel 11 Wärmenutzung 3 der 5 Gemeinden als mögliche Wärmeabnehmer Ausführung als heißes oder kaltes Nahwärmenetz Entfernung und Strompreis bestimmen die Wärmekosten Großabnehmer ideal, Projektideen vorhanden (Tropenhaus, Fischzucht..)

12 Sebastian Pfaffel Projekt: Gotthard Basistunnel 12 Wärmeversogung Gemeinde Erstfeld

13 Sebastian Pfaffel Projekt: Gotthard Basistunnel 13 Wärmeverbund Bahnhof Nutzung der bestehenden Heizzentrale im SBB Depot Sanierung im Jahr 2002 mit Ölfeuerung, Speicher vorhanden Nahwärmenetz teilweise bereits vorhanden Versorgung des SBB Depots, des Bahnhofes, der Schule Jagdmatt und Einzelverbraucher Wärmegestehungskosten ca. 11,9 Rp/kWh (ca. 8,5 cent)

14 Sebastian Pfaffel Fazit & Ausblick 14 Fazit Tunnelwärme ist ein wirtschaftliches Nebenprodukt Entfernung zwischen Portal und Wärmenutzer ausschlaggebend Standorte in der Nähe von Tunneln ideal für Projekte mit hohem Wärmebedarf Tunnelwassernutzung einfacher und günstiger als Absorber Wärmeerzeugung im Winter ersetzt Kühlmaßnahmen Ausblick In der Schweiz besteht noch großes Potential, aber nur wenig Abnehmer Aufgrund der Topologie ist das Potential in Deutschland begrenzt Erste Projekte werden in Angriff genommen z.B. Stuttgart 21 Interessant in Städte (Bahn, U-Bahn) zum Heizen und Kühlen, große Absorberflächen

15 Sebastian Pfaffel Quellen 15 Geothermal use of tunnel waters – a Swiss speciality, L. Rybach, J. Wilhelm, H. Gorhan Geothermische Prognose im Tunnelbau A. Busslinger, Th. Kohl, L. Rybach, Geothermie im Tunnelbau Stand der Technik und Entwicklungen Dipl.-Geol. Marcus Schneider Wärmenutzung Tunnelwasser Basistunnel Gotthard, Nordportal Machbarkeitsstudie Phase II. Ch. Dups, Gruneko AG

16 Sebastian Pfaffel Fragen Zeit für Fragen! 16

17 Sebastian Pfaffel Gestein/Material[W/m K]c p [J/kg K] Sandstein3,2710 Steinkohle0, Wasser0,594200


Herunterladen ppt "Sebastian Pfaffel 27.07.2010 1 Prüfungsvortrag 27.07.2010 Geothermie aus Tunneln – Beispiel Gotthardbasistunnel Vorlesung: Geothermie Prof. Dr. Koch."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen