Anwendung - Erdwärme im Schienenverkehr
Eisfrei mit selbstregelndem Geothermiesystem
Weichenheizung mit Erdwärme
„Alle reden vom Wetter – wir nicht.“ Die größere Unabhängigkeit von den Witterungsbedingungen ist ein Wettbewerbsvorteil des Schienenverkehrs gegenüber dem Straßenverkehr. Aber auch der Betrieb von Eisenbahnen und Straßenbahnen erfordert im Winter einigen Aufwand. Nicht nur die Bahnsteige und Bahnübergänge, sondern auch die zahlreichen Weichen des Streckennetzes müssen frei von Schnee und Eis gehalten werden, um einen sicheren und reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Hierzu dienen Weichenheizungsanlagen, die verhindern, dass die beweglichen Teile der Weiche einfrieren.
Allein bei der Deutschen Bahn AG werden etwa 64.000 Weichen beheizt – in der Regel mit elektrischen Widerstands- oder Gasheizungen. Diese Systeme erfordern einen geringen Investitionsaufwand und arbeiten auch bei extremen Witterungsbedingungen zuverlässig. Der Energieaufwand ist allerdings beträchtlich. In Deutschland verbrauchen sie jährlich rund 230 GWh elektrische Energie, bei einer installierten Gesamtleistung von rund 900 MW.
Deutliche Energieeinsparungen von mehr als 40% erzielen geothermische Weichenheizungen, die seit einigen Jahren als Alternative eingesetzt werden. Sie nutzen Wärme aus dem Erdreich oder dem Grundwasser. Dabei hebt eine elektrisch betriebene Wärmepumpe das Temperaturniveau je nach Bedarf auf bis zu 65 °C an.
Schneefrei alleine mit Erdwärme © PINTSCH ABEN geotherm GmbH
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Einen weiteren Schritt in Richtung Energieeffizienz geht ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördertes Forschungsprojekt. Wissenschaftler der PINTSCH ABEN geotherm GmbH und des ZAE Bayern entwickeln gemeinsam ein Heizungssystem für die Schnee- und Eisfreihaltung von Eisenbahnweichen, das außer dem Erdreich als Wärmereservoir keine weitere Energiequelle benötigt. Kernstück der Anlage ist ein sogenanntes CO2-Wärmerohr, das auch bei geringen Temperaturdifferenzen Niedertemperaturwärme mit hoher Leistung aus dem Boden zur Weiche transportiert. Mit experimentellen Untersuchungen an einem Sondenteststand wurden zunächst die Grundlagen für die konkrete Auslegung der geothermischen Weichenheizung geschaffen. Darauf aufbauend demonstrierten die Forscher die Funktion an einer Musterweiche auf dem Firmengelände. Ein erster Prototyp soll Ende 2010 in Hamburg in Betrieb gehen und die Alltagstauglichkeit im realen Betrieb beweisen.
Prinzipieller Aufbau einer Weichenheizung © PINTSCH ABEN geotherm GmbH
Fazit und Ausblick
Geothermische Wärme sorgt nicht nur im Schienenverkehr für mehr Verkehrssicherheit. In etlichen Ländern werden bereits Bahnsteige, Brücken, Straßen oder Sportstätten mit Erdwärme eis- und schneefrei gehalten. Dies entschärft Gefahrenpunkte, vermindert den Einsatz von umweltschädlichem Streusalz und spart Material- und Mitarbeiterkosten für den Winterdienst.
Die hier vorgestellte Wärmerohr-Technologie zur Beheizung von Weichen nutzt die Erdwärme direkt, ohne zusätzliche Steuerungen, Umwälz- oder Wärmepumpen. Es entstehen somit keine betriebsbedingten Energiekosten. Der Wartungsaufwand wird auf ein Minimum reduziert und die Lebenszykluskosten liegen bis zu 63% unter denen konventioneller Systeme. Bei steigenden Energiekosten verschiebt sich diese Relation weiter zugunsten der erdwärmegestützten Weichenheizungen. Dies ermöglicht es zukünftig auch, Verkehrsflächen wirtschaftlich schnee- und eisfrei zu halten.
Je nach Weichengeometrie erwarten die Forscher Investitionskosten zwischen 30.000 und 40.000 Euro pro Weiche. Werden die Investitions- und Betriebskosten der geothermischen Weichenheizung denen von konventionellen Systemen gegenübergstellt, so ergibt sich eine Amortisationszeit von acht bis zehn Jahren. Dabei sind die Lebenszykluskosten der konventionellen Weichenheizungen maßgeblich von den Wartungsund Energiekosten bestimmt. Beide Kostenarten spielen bei der geothermischen Weichenheizung, wegen der wegfallenden Energiekosten und der zu erwartenden minimalen Wartungskosten, eine sehr viel geringere Rolle.
Die weltweit erste Weichenheizung dieser Bauart wird Ende 2010 bei der Hamburger Hafenbahn – im Rahmen der Green Capital Hamburg 2011 installiert. Vorgesehen sind zwei Sonden mit einer Gesamtlänge von 75 Metern.
Bei zahlreichen Eisenbahnen und Nahverkehrsbetrieben in Deutschland, Europa und Nordamerika besteht großes Interesse an der Technologie. Gemeinsam mit DB Systemtechnik und dem Eisenbahn-Bundesamt wird das System an deren Anforderungen angepasst und zugelassen. Ein baldiger Einsatz bei DB Netz ist in Form eines Pilotprojektes geplant. Quelle BINE - Weitere Informationen
Das Projektinfo als pdf
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
