DemoSpeicher: Entwicklung und Monitoring saisonaler Wärme- und Kältespeicherung zur Demonstration eines Aquiferspeichers in Deutschland

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DemoSpeicher

DemoSpeicher: Entwicklung und Monitoring saisonaler Wärme- und Kältespeicherung zur Demonstration eines Aquiferspeichers in Deutschland

01.07.2022 bis 30.06.2025


ElfER Europäisches Institut für Energieforschung
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe

Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften (Ingenieurgeologie)
Technische Universität Kaiserslautern, Fachbereich Biologie (Ökologie)
tewag Technologie-Erdwärmeanlagen-Umweltschutz GmbH Würzburg
eZeit Ingenieure GmbH Berlin

Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)

Thermische Energiespeicherung in Aquiferen

Die thermische Energiespeicherung in Aquiferen (Aquifer Thermal Energy Storage, ATES) ist in Deutschland vergleichsweise wenig verbreitet. Dies gilt auch für niedrigere Temperaturbereiche von weniger als 50 °C, die zumeist technisch leichter zu handhaben sind als Hochtemperaturspeicher. Da es national insbesondere an Demonstrationsanlagen fehlt, ist es das Ziel des Verbundprojekts DemoSpeicher, einen oberflächennahen Niedrigtemperatur-Aquiferspeichern (NT-ATES) umzusetzen und wissenschaftlich zu begleiten. Es ist geplant, mit dem Projekt den gesamten Aufbauzyklus eines NT-ATES abzudecken, welcher von der Auslegung und Planung über die Netzintegration und Inbetriebnahme bis hin zur thermischen Energieversorgung reicht. Zur Umsetzung der Demonstrationsanlage wurde ein Standort in Berlin ausgewählt, der auf klimaschonende Heiz- und Kühlkonzepte umgestellt werden soll.

Das Verbundprojekt gliedert sich in vier Arbeitspakete (AP). Im Zentrum des ersten Arbeitspakets steht eine Machbarkeitsuntersuchung für das ausgewählte Untersuchungsgebiet in Berlin. Diese umfasst eine standortspezifische Vorerkundung der hydrogeologischen, hydrochemischen, thermischen und ökologischen Untergrundeigenschaften sowie eine gekoppelte thermisch-hydraulische Modellierung der geplanten thermischen Energiespeicherung. Einen weiteren Schwerpunkt bilden eine Wirtschaftlichkeitsanalyse, welche zudem einen Vergleich mit internationalen ATES Projekten vorsieht. Neben der technisch-ökonomischen Machbarkeit sollen auch Fragestellungen zu genehmigungsrechtlichen Anforderungen bearbeitet werden, u. a. für eine mögliche Kombination mit Grundwassersanierung. AP2 befasst sich mit der gebäudeseitigen Anlagentechnik des Untersuchungsstandortes. Hierzu gehören eine Wärme- und Kältebedarfsanalyse sowie die Bewertung potentieller synergetischer Nutzungseffekte mit anderen Technologien, die z. B. für die thermische Beladung des Speichers verwendet werden könnten. Ferner ist die Erarbeitung eines Integrationskonzepts für den geplanten ATES in bestehende gebäudetechnische Anlagen und Wärmenetze sowie die technische Begleitung der obertägigen Anlageninstallation vorgesehen. Im Rahmen des dritten Arbeitspakets ist ein umfassendes Monitoringprogramm geplant, welches die messtechnische Überwachung der thermisch-hydraulischen Untergrundprozesse vorsieht. Neben der Erfassung von Temperatur, Druck, Fließverhalten und Fließrichtung des Grundwassers, soll dabei auch der hydraulische Gradient bestimmt werden. Einen weiteren Arbeitsschwerpunkt bilden mögliche Veränderungen der Grundwasserchemie und der temperatursensiblen Grundwasserökologie infolge der thermischen Belastung. Auch ein Monitoring der Energieflüsse ist vorgesehen, um den thermischen Energieaustausch zwischen Aquiferspeicher und des zu versorgenden Gebäudebestandes zu bestimmen. Aufgabe von AP4 ist der Wissenstransfer der Projektergebnisse. Dieser soll über eine projekteigene Internetseite und über Handlungsempfehlungen erfolgen. Weiterhin ist die Durchführung von Workshops mit verschiedenen Interessensgruppen geplant sowie die Publikation einer Analyse zu Erfolgsaussichten und Marktpotential der NT-ATES Technologie.