Projektierung einer geothermischen Brunnenanlage zur Klimatisierung eines neuen ICE-Wartungswerkes in Köln-Nippes

Valentin Wagner1, Dirk Brehm2, Stefan Zarda1
1 DB Immobilien, Deutsche Bahn AG
2 BGU Dr. Brehm & Grünz GbR

O 12.7 in Thermische Grundwassernutzung

14.04.2016, 12:15-12:30, Audimax A, Geb. 30.95

Der Deutsche Bahn Konzern als einer der größten Arbeitgeber in Deutschland trägt eine besondere Verantwortung für Gesellschaft und Umwelt. Dieser Verantwortung ist sich der Konzern bewusst und hat sie mit seiner „Strategie DB2020“ in sein zukünftiges Vorgehen fest integriert. Gesetztes Ziel ist, Umwelt-Vorreiter zu werden, indem unter anderem die CO2 Emissionen reduziert und die Ressourceneffizienz gesteigert werden.

Ein Pilotprojekt auf dem Weg hin zum Umweltvorreiter ist der Neubau eines CO2-neutralen ICE-Werks in Köln. Die Gesamtfläche des Projektes beträgt rund 27 ha und es werden insgesamt 4 Gebäudekomplexe neu errichtet. Für die Klimatisierung aller Gebäude werden jährlich insgesamt 5 GWh Heiz- und 1 GWh Kühlenergie benötigt. Zur Nutzung von Grundwasser aus einem quartären Kiesaquifer als Wärme- und Kältequelle wird eine geothermische Brunnenanlage errichtet, die im Volllastbetrieb 600 m³/h Grundwasser bereitstellt.

Im Rahmen dieses Beitrags wird dargestellt, wie durch eine konsequente Projektplanung von Beginn an unter Berücksichtigung aller Genehmigungsauflagen im Umfeld des urbanen Raums und des Gleisbereiches eine Geothermische Brunnenanlage effizient und wirtschaftlich erstellt werden kann.

Aus der Sicht der Geothermie umfasst das Projekt mehrere Spannungsfelder zwischen den ökonomischen Rahmenbedingungen, den Aspekten von Eisenbahninfrastruktur und -betrieb, den Genehmigungsauflagen im Kontext des urbanen Raumes insbesondere in Bezug auf die thermischen Auswirkungen und der hydrogeologischen Untergrundsituation. An mehreren Beispielen aus den unterschiedlichen Planungsphasen soll exemplarisch dargestellt werden, wie diese Spannungsfelder idealerweise in Einklang zu bringen sind:

(i) Erhöhte Investitionskosten, da unter den zu querenden Gleisen spezielle Transportleitungen zwischen den Brunnen und der Heizzentrale verwendet werden müssen;

(ii) Wasserrechtliche Limitierung der Temperaturspreizung des Grundwassers auf 4,5 K auf Grund der thermischen Vorbelastung des Untergrundes beziehungsweise des „Urban Heat Island Effects“ im Kölner Ballungsraum;

(iii) Verzicht auf einen eventuell redundanten Energieerzeuger (z.B. Gasheizung), durch eine auf hohe Betriebssicherheit ausgelegte Anlagenplanung auf Grundlage von Pumpversuchen und numerischen Simulationen.

Ungeachtet dieser komplexen Randbedingungen konnte durch die frühzeitige Einbeziehung der Geothermie in das Gesamtenergiekonzept prognostiziert werden, dass auf die Mehrinvestitionen für ein geothermisches System im Vergleich zu einem Standardsystem durch die Einsparung von Energiekosten über einen Zeitraum von 20 Jahren eine Verzinsung von über 14% erreicht werden kann. Daher ist der Neubau des ICE-Werks in Köln-Nippes nicht nur ein erfolgversprechendes Leuchtturmprojekt für den DB-Konzern hin zum Umweltvorreiter, sondern auch ein eindrucksvoller Beleg, dass oberflächennahe Geothermie eine wirtschaftliche, ressourcenschonende Energiequelle auch unter erschwerten Bedingungen ist.



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