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Ein Tunnel als Energielieferant

Die Brenner-Basistunnel-Gesellschaft (BBT SE) und die Innsbrucker Kommunalbetriebe wollen gemeinsam mit der TU Graz das geothermische Potenzial des Tunnels ermitteln.

02.03.2021
Tunnelbau
Redaktion Bauzeitung

Der Brenner-Basistunnel (BBT) ist ein Leuchtturmprojekt in vielerlei Hinsicht. Nach ­seiner Fertigstellung in ungefähr zehn ­Jahren wird er für die Entlastung des Transitverkehrs zwischen Italien und Österreich sorgen. Nun wollen die BBT SE und die Innsbrucker Kommunalbetriebe gemeinsam mit dem Institut für Felsmechanik und Tunnelbau der TU Graz einen weiteren ­Nutzen generieren und das geothermische Potenzial des Tunnels ermitteln. „Wir untersuchen, ob und wie das Drainage­wasser aus dem Brenner-Basistunnel zum klima­freundlichen Heizen und Kühlen von Häusern oder sogar Stadtvierteln in Innsbruck genutzt ­werden kann“, erklärt Institutsleiter Thomas Marcher. 

© BBT SE

Ziel: höchste Energieausbeute

Innerhalb eines Jahres wollen die Forschenden mithilfe von Simulationsmodellen für den Brenner-­Basistunnel eine erste Abschätzung treffen, welche infrastrukturellen Maßnahmen es braucht, um die höchste Energieausbeute zu erzielen. Projektkoordinator Thomas Geisler vom Institut für Fels­mechanik und Tunnelbau nennt Beispiele: „Wir testen etwa Möglichkeiten, ob und wie wir die Temperatur des Drainagewassers auf ein höheres Niveau bringen können. Eine denkbare Variante sind sogenannte Absorbertechniken (Energieanker oder Energiesohlen, Anm. d. Red.), die an der Tunnelinnenwand verbaut werden und die Gebirgswärme aufnehmen. Darüber hinaus wollen wir klären, wie eine sinnvolle ökonomische Verteilung des Wassers hinein in die Haushalte erfolgen kann und wie die Wärmepumpen und die Wärmeüberträger geplant oder adaptiert werden müssen.“ 
Die Ergebnisse dienen der BBT SE und den Innsbrucker Kommunalbetrieben schlussendlich als Entscheidungslage für die weitere wirtschaftliche und technische Umsetzung.

Alleinstellungsmerkmale als Kostenvorteile

Bei ihren Planungen kommen den Forschenden die Alleinstellungsmerkmale des mit 64 Kilometern dann längsten Eisenbahntunnels der Welt zugute: Durch seine Länge und seine Neigung zu Innsbruck hin fließt das Tunnelwasser im Brenner-­Basistunnel automatisch und ohne zusätzlichen Pumpenaufwand auf die Stadt zu. Außerdem befindet sich unter den Hauptröhren ein Erkundungsstollen, der schon fast fertiggestellt ist und über den auch das Drainagewasser der Haupttunnel zukünftig abgeleitet wird. Im Erkundungsstollen können somit Konzepte zur Energiegewinnung entwickelt werden, die den Bahnbetrieb nicht behindern. Die Umsetzung ist also mit weniger Aufwand und mit geringeren Kosten verbunden, als dies bei vergleichbaren Projekten der Fall war – in Stuttgart (Fasanenhof-Tunnel), der Schweiz (Gotthard-Basistunnel) und in Jenbach (Unterinn­tal­trasse, Tirol) wird eine ähnliche Form der geothermischen Energiegewinnung bereits umgesetzt.

Gemeinsame Lösung gesucht

Die Herausforderung bleibt trotzdem groß. Um das effizienteste System identifizieren zu können, müssen die Forschenden die Menge des Wassers, die nach Fertigstellung des Brenner-Basistunnels zur Verfügung steht, sowie dessen Temperatur kennen. Fachlich unterstützt werden sie hierbei von Teams des AIT und der Geologischen Bundesanstalt sowie von Forschenden des an der Boku angesiedelten Instituts für Angewandte Geologie und des Instituts für Energie und Verfahrenstechnik. „Wir haben das Projekt sehr interdisziplinär angelegt, zumal es für das beste Ergebnis die Expertise aus den Fachgebieten Hydrogeologie, Tunnelbau, Verfahrenstechnik und Hydrochemie braucht“, so Geisler. Die notwendigen Daten für die Untersuchungen kommen von der BBT SE und den Innsbrucker Kommunalbetrieben.

Projekt mit Mehrwert

Ein weiterer wichtiger Kernaspekt der Arbeit zielt auf die Übertragbarkeit des Konzepts auf andere, auch bestehende Tunnelbauten ab. Die Forschungsgruppe wird im Zuge des Projekts untersuchen, mit ­welchen Technologien aktuelle Tunnelbauprojekte ergänzt und bereits aktive Tunnelanlagen nach­gerüstet werden können, um ihr energetisches Potenzial voll ausschöpfen zu können. „Das oberirdische Platz­angebot wird immer knapper und der Energiebedarf immer größer. Untertagebauwerke sind natürliche ­Energie- und Wärmequellen. Nicht nur aus ökologischer Sicht, auch aus Platzgründen ist es also nur gut und sinnvoll, diese Infrastruktur zukünftig verstärkt für die Energieversorgung zu nutzen“, sagt Thomas ­Marcher, der auf Vorbildwirkung für Tunnel­planer und -betreiber auf der ganzen Welt hofft. Bei aller Zuversicht für eine nachhaltige Wärmenutzung mahnt der Fels­mechaniker zu einem besonnenen Vorgehen: „Wir müssen intensiv überprüfen, wie sich der Wärme­entzug langfristig auf die thermophysikalischen ­Eigenschaften des Gebirges auswirkt. Denn was wir alle nicht wollen: eine Abkühlung in einer solchen Dimension, die die Energiegewinnung langfristig schmälert.“

Über das Projekt

Das Projekt ThermoCluster ist an der TU Graz in den „Fields of Expertise“ Advanced Materials Science und Sustainable Systems verankert, zwei von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der Universität. Gefördert wird das Projekt durch das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie im Rahmen des Programms Stadt der Zukunft der Österreichischen Forschungsgesellschaft (FFG).

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