19.05.2022: Nach Abschluss des Projektes ‚Digitaler Planungsbaukasten für die Erschließung Geogener Strukturen zur Abspeicherung von Induzierter Anthropogener Wärme (GAlA)‘ legt die JENA-GEOS® gemeinsam mit ihrem Projektpartner Ansys einen zusammenfassenden Schlussbericht vor.
Im Projekt wurde untersucht, welchen Beitrag die saisonale Untergrundspeicherung anthropogener Abwärme in Thüringen und darüber hinaus leisten kann und vermittelt Ansätze für ein Systemverständnis zum erfolgreichen Betrieb eines Aquiferspeichers.
„Das Thema ist brandaktuell“, versichern die maßgebenden Autoren, Marcus Meisel (Bereichsleiter Geothermie) sowie Dr. Stefan Klapperer. Und „Die saisonale Wärmespeicherung gewinnt angesichts der Beschleunigung der Energiewende, der Nutzung eigener (Ab-)Wärmeressourcen und der erforderlichen Substitution von Erdgas an enormer Bedeutung. Neben Sondenfeldern zur Einspeicherung von Wärme können an geeigneten Standorten auch Aquiferspeicher genutzt werden.“
Die untertägige Verbreitung von Sedimentgesteinen des Unteren Buntsandsteins, die sich für den Betrieb eines Wärmespeichers potenziell eignen könnten, finden wir vor allem im südthüringischen Raum. Quartäre Lockergesteinshorizonte mit geeigneten sedimentologischen bzw. hydraulischen/petro-physikalischen Eigenschaften finden sich grundsätzlich in allen größeren Talauen und somit im Bereich vieler Städte. Größere Mächtigkeiten bis etwa 100 m wurden nur lokal in der Goldenen Aue, der Unstrut-Helme-Aue und der Werra-Aue identifiziert.

Größere Abwärmequellen in Synopsis mit der Verbreitung sehr mächtiger Aquifere, die für die saisonale Wärmespeicherung geeignet sind

Die Gestehungskosten für die Herstellung und den Betrieb eines Aquiferspeichers werden im Wesentlichen von geologischen und geotechnischen Faktoren bestimmt. Zu diesen zählen u. a. die Bohrstrecke, die Produktionsrate, die Aquifermächtigkeit oder die Speichertemperatur. Weitere wesentliche Eingangsparameter ergeben sich aus den Investitions- und den Betriebskosten. Im Ergebnis der Sensitivitätsanalyse konnten für die Gestehungskosten, Gesteinsversagen, Speicher­effektivität gute Vorhersagewahrscheinlichkeiten ermittelt werden. Es wurde festgestellt, dass die Gestehungskosten unter Berücksichtigung der o. g. Eingangsparameter im angesetzten Simulations­zeitraum von 30 Jahren entscheidend von der Speichertemperatur und der Förderrate abhängen. Die Speichereffektivität wird durch höhere Bohrteufen bzw. Aquifertiefen begünstigt. Das Zusammenspiel dieser drei Parameter beeinflusst sowohl die Gestehungskosten als auch die Speichereffektivität entscheidend. Das Gesteinsversagen und damit ein sicherer Betrieb des Aquifers hängt grundlegend von der Permeabilität des Speichergesteins und der Förderrate ab. Eine Optimierung insbesondere dieser Variablen kann maßgeblich zum Erfolg eines Aquiferspeicherprojektes beitragen.

„Das Projekt und die Ergebnisse fügen sich hervorragend in unsere Arbeiten zur Nutzung von Aquiferspeichern ein“, freut sich Geschäftsführer Dr. Kersten Roselt. Und: „Im vergangenen Jahr haben wir mit namhaften Partnern eine wichtige Aquiferspeicherstudie für die Metropolregion Mitteldeutschland vorgelegt. Daraus werden zurzeit konkrete Projektansätze im Raum Leipzig verfolgt. Unsere Mitarbeiterin Julia Hopf hat ihre Masterarbeit der Wirtschaftlichkeit von Aquiferspeichern gewidmet. Aktuell wird unsere Machbarkeitsstudie für die Aquiferspeichernutzung für das Städtische Klinikum in Karlsruhe fertiggestellt. Mit all diesen Aktivitäten kommen wir der konkreten Nutzung dieser wichtigen Ressource spürbar näher.”

Dieses FuE-Verbundprojekt wurde durch die Thüringer Aufbaubank namens und im Auftrag des Freistaates Thüringen aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE-OP 2014-2020) und aus Landesmitteln gefördert. Die Zuwendung erfolgte gemäß der Richtlinie des Freistaates Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI).

Das Projekt gehört zum Spezialisierungsfeld Nachhaltige Energie- und Ressourcenverwendung der RIS3 Thüringen und betrifft das Wettbewerbsthema „Energieversorgung durch erneuerbare Energien, Energiewandlung, Energiespeichersysteme, zukunftsfähige Netze“ mit dem Kennzeichen NER 4.1.

Hier geht es zum Forschungsbericht.