Mit dem HCBC-Projekt möchten die Technische Universität Berlin und die Universität der Künste im Reallabor zeigen, wie die Klimaziele der Bundesregierung für 2050 schon 2025 erreicht werden können. Eine Möglichkeit C02 einzusparen ist die thermische Nutzung des Untergrundes als Energiequelle bzw. Speicher. Beim Bau der Volkswagenbibliothek wurde unter der Bodenplatte ein sogenannter Bodenabsorber errichtet der saisonal dem Untergrund Energie zum Heizen entzieht oder überschüssige Energie aus dem Gebäude im Untergrund speichert. Der Aufbau des Bodenabsorbers ist vergleichbar mit einer Fußbodenheizung, nur, dass dieser für die Klimatisierung des Gebäudes dem Boden (Wärme-) Energie entzieht oder auch an diesen abgibt. Um die Temperaturen des Untergrunds zu messen und zu bewerten, sind unter der Bibliothek fünf Messprofile installiert (Abbildung 1). Diese nehmen jeweils meterweise die Untergrundtemperaturen bis zu einer Tiefe von 9 m unter der Bodenplatte auf.
Seit dem 1. Oktober 2020 wird mit einer durchschnittlichen Leistung von 70 – 75 kW dem Untergrund kontrolliert Energie entzogen, um einerseits die erhöhte Grundwassertemperatur unter der Bibliothek zu senken und andererseits die reale thermische Reaktion des Untergrundsystems besser zu verstehen. Dabei bildet die momentane Corona-Pandemie eine optimale Testphase, da die Bibliothek derzeit nicht geöffnet ist und somit verschiedene Laststufen getestet werden können. Vorerst soll die Untergrundtemperatur auf 10 – 12 °C abgekühlt werden, da diese der unteren Grenze des lokalen Temperaturfeldes entspricht und in diesem Bereich ein gutes Betriebsprofil erwartet wird. Abbildung 2 zeigt, dass sich die Abkühlung des Untergrundes in den ersten drei Monaten hauptsächlich auf die ersten 4 – 5 m unter dem Bodenabsorber beschränkt. Die Abkühlung des Untergrunds an den straßenseitigen Messstellen, beispielhaft dargestellt durch die Messstelle L16 in Abbildung 2, fallen geringer aus. Als Ursache wird hier ein zusätzlicher Wärmereintrag über Bodenversieglung und Abwasserkanäle vermutet.
Parallel werden auf und um dem Doppelcampus weitere Daten zur Grundwassertemperatur gesammelt, um das lokale Grundwassertemperaturfeld zu bestimmen und dessen Dynamik besser zu verstehen. Dazu gehören auch meterweise aufgenommene Tiefentemperaturmessungen. Zukünftig soll Internet of Things (IoT) Technik verwendet werden, um Echtzeitdaten zur Grundwassertemperatur von weiteren Messstellen mit LoRaWan-fähige Sonden zu erhalten, die ihre Daten in das HCBC-Monitoring Netzwerk übermitteln.
Um die Auswirkungen der unterschiedlichen Betriebsmodi des Bodenabsorbers auf die Untergrundtemperaturen vorab zu untersuchen, sowie über mehrere Jahre zu simulieren, wurde ein vereinfachtes hydrogeologisch-thermisches Strömungsmodell des südöstlichen Bereichs des TU und UdK Campus erstellt (Abbildung 3). Der Modellaufbau orientiert sich am stratigraphischen Aufbau des Berliner Urstromtals und besteht aus vier Einheiten (Abbildung 3), die aus Bohrdaten abgeleitet wurden. Diese sind durch typische Sande und Geschiebemergel aus dem Holozän, der Weichselzeit und dem Saale Komplexes aufgebaut und bilden damit verschiedene Grundwasserleiter aus.
Das statische Modell wird momentan weiter verfeinert und mit den lokalen Daten kalibriert, sodass es die gemessenen Grundwasserstände und –temperaturen möglichst genau abbildet. Dies soll sowohl eine präzisere Simulation des Untergrundverhaltens bei verschiedenen Entzugs- und Eintragsleistungen durch den Bodenabsorber erlauben als auch für physikalische Modelle bei Detailuntersuchungen verwendet werden.
An dieser Stelle sei auch der Dank an die Arbeitsgruppe Landesgeologie der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz für die Bereitstellung umfangreicher Datensätze zum Untergrundaufbau, Grundwassersituation und Untergrundtemperaturen gerichtet, als auch für die fachliche Unterstützung und Austausch zur hydrogeologisch-geothermischen Situation im Zielgebiet.
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