Philipp Wolf (2011)
Wolf, Philipp (2011)
Urbane Grundwassererwärmung -Quantifizierung von
Modellrandbedingungen für die Wärmetransportmodellierung im
Grundwasser-
Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. R. Liedl
Betreuer: Dr. Ing. B. Gutt (Arcadis
Deutschland GmbH)
Aufgabenstellung und Motivation:
Die Lufttemperaturen im Raum Berlin steigen im Zuge der
Erderwärmung an. Mit ihr gehen auch die Untergrundtemperaturen
in die Höhe. Durch den Wärmeeintrag tief greifender Gebäude
erwärmt sich der städtische Untergrund deutlich stärker als ein
außerstädtischer. Auch das Grundwasser heizt sich dadurch
allmählich auf und bildet als natürlicher Wärmespeicher ein
großes Potential an Wärmeenergie. Das Ziel dieser Arbeit ist
es, aus extern gewonnenen Temperaturdaten für drei 4 km² große
Modellgebiete im Raum Berlin die geothermisch wirksamen
Randbedingungen in der oberen technogenen Schicht (bis ca. 15 m
unter Geländeoberkante), zu ermitteln. Mit Hilfe der Daten ist
eine Methodik zur Quantifizierung der darauf ableitbaren
geothermischen Randbedingungen zu entwickeln, um eine Aussage
über das geothermische Potential treffen zu können.
Methodik/ Auswertung:
Vom Land Berlin wurden drei repräsentative Modellgebiete
vorgegeben, in denen für eine Potentialstudie neben den
herkömmlichen Grundwassermessstellen,
Grundwassertemperatur-messstellen errichtet wurden. Jedes
Gebiet ist strukturell unterschiedlich aufgebaut, besitzt eine
unterschiedliche Geologie und ist ca. 4 km² groß. Innerhalb
dieser Modellgebiete werden Grundwassermessstellen und
Grundwassertemperaturmessstellen genutzt, um das vertikale
Profil der Untergrundtemperatur möglichst hoch aufgelöst und
nicht nur innerhalb der gesättigten Zone erfassen zu
können.
Ergebnisse:
In dieser Arbeit hat sich gezeigt, dass gerade Tiefenbauwerke,
welche in ihrem Inneren große Temperaturen aufweisen, durch
ihre Wärmeabgabe eine große Auswirkung auf die
Temperatur-verteilung im Grundwasser ausüben. Positiv
betrachtet bildet sich durch den Wärmeverlust der Gebäude und
Versiegelung des Geländes, ein großes, jedoch unzureichend
genutztes Wärmepotential unter Städten aus. Um dieses optimal
nutzen zu können, sind gute Wärme-transportmodelle und
Temperaturtiefenprofile essentiell. Eine wichtige Randbedingung
für die Modellierung des Wärmestromes im urbanen Grundwasser,
ist der Temperaturgradient zwischen neutraler Zone und 10 m
unter neutraler Zone im Vergleich zur geothermischen
Tiefenstufe, da dieser den Grad der Wärmebelastung
darstellt.