GEOTHERMIE
Die Erdwärme – auch Geothermie genannt – bezeichnet die in der Erde gespeicherte Wärmeenergie. Diese Wärme entsteht unter anderem dadurch, dass natürliche radioaktive Elemente im Erdmantel und der Erdkruste zerfallen und dabei Wärme entsteht.
Mithilfe von geothermischen Anlagen können wir diese Energie zur Wärmeversorgung oder zur Erzeugung von Strom nutzen. Die Erzeugung von Strom kann nur erfolgen anhand von Dampfturbinen und Generatoren bei hohen geothermischen Temperaturen, die nur mit sehr tiefen Bohrungen erschlossen werden können (Tiefengeothermie). Bohrungen von 100 – 400 m Tiefe erschließen geringe Temperaturen (bis 25°C), die sich effizient für eine direkte Wärmenutzung eignen (Oberflächennahe Geothermie).
Ab einer Tiefe von ca. 20 m unter der Erdoberfläche herrscht eine gleichbleibende Temperatur, die nicht mehr vom Tagesverlauf oder von den Jahreszeiten abhängt. Die Temperatur nimmt im Untergrund durchschnittlich mit ungefähr 3°C pro 100 m zu (geothermischer Gradient).
Vereinfacht gesagt beträgt die Temperatur in einem Kilometer unter der Erdoberfläche in etwa 30°C mehr als die mittlere Lufttemperatur an der Oberfläche.
Es gibt aber auch Gebiete mit einem deutlich stärkeren Wärmestrom aus der Tiefe wie z.B. im Oberösterreichischen Molassebecken, Steirischen Becken und im Wiener Becken. Dort gibt es viele Thermalquellen und Heizkraftwerke. In Italien ist die Toskana berühmt für ihre vielen, bis zu 50°C heißen Thermalquellen, in denen auch schon die Etrusker und Römer badeten.
Die Erdwärme bietet somit ein sehr großes Potenzial für eine emissionsfreie Wärme- und Stromgewinnung und ist somit von großer Bedeutung für die zukünftige Energieversorgung.
Der BBT liegt auf der österreichischen Seite zwischen 200 und 1350 m tief unter der Erdoberfläche in einem gering wasserdurchlässigen Gestein. Durch die Unterquerung von Tälern und Bergrücken ergeben sich im Tunnelverlauf sehr unterschiedliche Tiefen. Die Wässer, auf die wir beim Bau des Tunnels stoßen, haben Temperaturen zwischen 8 - 30 °C. Die Tunnelbauwerke sind in den meisten Abschnitten trocken. Es ist geplant, das bereichsweise eintretende Wasser zur Erzeugung von Heizwärme für Gebäude zu verwenden. Das gesamte zugetretene Wasser aus dem österreichischen Tunnelsystem tritt ganzjährig warm und ohne Einsatz von Pumpen nahe am Stadtgebiet Innsbruck in der Sillschlucht aus.
Abbildung: Schematische Darstellung der erwärmten Wasserzutritte in den Brenner Basistunnel. Durch den geothermischen Gradienten nimmt die Gebirgstemperatur mit zunehmender Tiefe zu, ebenso die Temperatur des Wassers. Mit einem Wärmetauscher kann das warme Wasser am Tunnelportal genutzt werden, das gekühlte Wasser wird dann in den Fluss geleitet.
Die geplante geothermische Nutzung des BBT erfolgt durch eine effiziente Wärmenutzung der über das Jahr sehr konstant warmen Drainagewässer (18 - 20 °C) mittels sechs großer Wärmetauscher. Die Wärmetauscher entziehen dem Tunneldrainagewasser vor der Einleitung in die Sill bestmöglich die Wärme und übertragen sie in einen separaten Wärmekreislauf (Energienetz = Wärmeversorgungsnetz mit geringer Temperatur). In diesem Energienetz wird die Wärme zu nahestehenden Gebäuden gepumpt und dort als Heizenergie eingesetzt. Die Tunneldrainagewässer sind deutlich wärmer als das Grundwasser, sodass die Wärme mit Wärmepumpen effizient für die Beheizung von Gebäuden mit geringen Wärmeverlusten genutzt werden kann.