Erdwärme – Pilotprojekt der Bahn

Noch in diesem Jahr startet die Bahn ihr neuartiges Wärmesondenprojekt in mehreren Demonstrationsanlagen. So werden beispielsweise die Weichen der Hamburger Hafenbahn beim diesjährigen Schnee- und Eisaufkommen von zwei Erd-Sonden beheizt, die ganz ohne Strom auskommen. Zwar setzt die Bahn schon seit mehreren Jahren nicht mehr nur auf elektrischen Strom, um ihre Weichen im Bedarfsfall zu beheizen, sondern auf zusätzliche Systeme, die Wärme aus Erdreich oder Grundwasser nutzen, doch auch diese Heizvariante verbrauchte immer noch immensen Strom. Die etwa 64.000 Weichen der Deutsche Bahn AG verschlingen jedes Jahr rund 230 Gigawatt Strom! Ein Verbrauch mit enormem Einsparpotenzial!

Damit die Züge bei Eis und Schnee überhaupt fahren können und die Bahn nicht ins Stocken gerät, müssen die Weichen mit einem ausgetüftelten System beheizt werden. Das geschieht mittels Gas und Strom. Um die hierfür notwendigen, enormen Energieaufwendungen zu senken, haben Wissenschaftler vom Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) gemeinsam mit der Pintsch Aben geotherm GmbH, dem Marktführer elektrischer Weichenheizungen, eine alternative Weichenheizung entwickelt. Diese funktioniert mittels Erdwärme, wobei ausschließlich oberflächennahe Erdwärme benötigt wird, bei dem ein Ein- und Ausschalten überflüssig wird.

Das System funktioniert selbstregelnd, fast wartungsfrei und nach einer simplen Methode. Den Kern bildet dabei eine Erdwärmesonde, dessen Rohr zwischen 30 und 100 Meter in die Erde eingebracht wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Erdwärmesonden durch die gewöhnlich Wasser gepumpt wird, arbeitet das System mit Kohlendioxid. Der untere Bereich des Rohres ist mit dem Gas gefüllt, welches durch die vorhandene Erdwärme zum Teil verdampft und an die Oberfläche steigt. Direkt unter der Weiche befindet sich ein Hohlraum, der das Kohlendioxidgas aufgrund der kalten Temperaturen kondensieren lässt und wieder verflüssigt. Somit läuft das Gas an den Innenwänden der Rohre wieder in die Tiefe und bildet einen fortwährenden Kreislauf, der die Weichen eisfrei hält. Sobald die Temperaturen ansteigen und die kühlen Temperaturen nachlassen, wird das Kohlendioxidgas nicht mehr verflüssigt, der Kreislauf steht still, beginnt bei kritischen Temperaturen jedoch von selber wieder. Ein Ein- und Ausschalten wird somit überflüssig.

Die Demonstrationsanlagen sollten nun aufzeigen, ob das System im Ernstfall, also bei sinkenden Temperaturen und frostgefährdeten Weichen, seine Arbeit schnell genug aufnehmen kann. Technisch ist es dabei möglich, die Erdsonden-Weichenheizung deutschlandweit zu betreiben, die Tiefe der vorzunehmenden Bohrung hängen jedoch stark vom Klima in der Umgebung ab. Je rauer das Klima, desto tiefer muss die Bohrung erfolgen, um an ausreichend Wärme aus dem Erdreich zu gelangen. Ob das Projekt überall wirtschaftlich arbeitet, ist nur schwer abschätzbar, denn je tiefer die Sonde eingebracht werden muss, desto höher ist auch der Preis für diese umweltfreundliche Weichenheizung.

Judith Schomaker

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