Geogene Potenziale zur saisonalen Wärme- und Kältespeicherung werden sichtbar gemacht

In relativ kurzer Bearbeitungszeit von 9 Monaten hat die JENA-GEOS® mit ihren Partnern I pro K Ingenieurgesellschaft, Beratung Systemtechnik Bernd Felgentreff (beide aus Leipzig) und der Forschergruppe um Frau Prof. Erika Kothe vom Institut für Mikrobiologie der FSU Jena (Mikrobielle Kommunikation) das Projekt aquistore „Adaption von Technologien saisonaler geogener Wärmespeicher auf die Aquifere der Innovationsregion Mitteldeutschland (IRMD)“ abgeschlossen.

Prinzipskizze der Einspeicherung von Wärme und Kälte in Aquiferen

aquistore widmet sich der künftigen Nutzung der Aquifere der Innovationsregion für die Speicherung von Wärme und Kälte. Hintergrund ist die Ablösung fossiler Energieträger zur Wärmeversorgung und die Etablierung alternativer, sogenannter ,kalter’ Nahwärmenetze.

Kern der Studie ist ein Aquiferatlas, der die Verbreitungsgebiete der fünf wichtigsten Grundwasserleiterkomplexe des Quartärs und Tertiärs, ab einer für die Speicherung geeigneten Mindestmächtigkeit von 5 m in der Innovationsregion Mitteldeutschlands zeigt. Für diese digitale Puzzlearbeit, welche Daten von Bohrungen, Kartenwerken und verschiedenen Quellen aus den 3 Bundesländern zusammenträgt, zeichnet Geoinfomatikerin Annelie Papsdorf (JENA-GEOS®) verantwortlich.

Die weite Verbreitung der Aquifere innerhalb der IRMD, mit einem Flächenanteil von etwa 40 % und eine teilweise Überdeckung mit mehreren Grundwasserleiterkomplexen, eröffnet die Möglichkeiten weitflächiger Anwendungen saisonaler geogener Wärmespeicherung oder lokal in mehreren übereinanderliegenden Stockwerken.

Zusammengefasstes Verbreitungsgebiet aller fünf Grundwasserleiterkomplexe in der Innovationsregion

Die mikrobiologischen Untersuchungen der Friedrich-Schiller-Universität weisen nach, dass sich die Aquifere durch Temperaturerhöhung in ihrer Mikrobiom-Zusammensetzung zwar verändern, hier aber keine relevanten Verschiebungen der Funktionen der mikrobiellen Stoffumsätze und damit ihrer Ökosystemfunktion zu erwarten sind.

Im Endergebnis zeigt die Studie aquistore, dass die Einspeicherung von Wärme oder Kälte einen wichtigen Beitrag zum Versorgungsmix einer dekarbonisierten Wärmeversorgung in der IRMD leisten muss.

Angesichts

  • der beschriebenen Potenziale erschließbarer Grundwasserleiter,
  • eines zunehmenden Bedarfes alternativer Wärme- und Kälteversorgungen,
  • der technischen und ökologischen Realisierbarkeit und
  • einer grundsätzlichen Genehmigungsfähigkeit

empfehlen die Autor:innen eine beschleunigte Überführung in die Praxis.

Die Studie soll zudem Investor:innen, Gemeinden und Genehmigungsbehörden als Grundlage dienen, um Projekte der saisonalen geogenen Wärme- bzw. Kältespeicherung an geeigneten Standorten zu initiieren.

Projektleiter Dr. Kersten Roselt: „Die lokaltypischen Potenziale der Grundwasserleiterkomplexe in der IRMD können bei der energetischen Transition eine gewichtige Rolle spielen, wenn es gelingt, die Ergebnisse dieser Studie in einen Roll-out zu überführen und dafür alle relevanten Stakeholder zu aktivieren. Dabei sind insbesondere die bereits interessierten Investoren zu unterstützen.“
Und „Dies gilt insbesondere auch für die Stadt Leipzig. Sie verfügt über erhebliche Potenziale, Wärme oder Kälte saisonal im Untergrund zu speichern. Auch unter Berücksichtigung von Restriktionen verfügt die Stadt Leipzig auf 86 % ihrer Fläche (hellblau) über mindestens einen Aquifer im Untergrund, auf 23 % der Fläche sogar zwei Aquifere.“

Für unsere JENA-GEOS® geht die Entwicklung vom Explorateur von Braunkohlelagerstätten vor 1990 über die Mitwirkung bei der Beseitigung der dort entstandenen Altlasten zur heutigen Gestaltung des nächsten Strukturwandels mit der effizienten Nutzung erneuerbarer Ressourcen weit in die Zukunft. Nachhaltigkeit ist Geschäftsmodell des Unternehmens.

Ein Positionspapier zu den neuen Chancen durch die Geothermie hatte die JENA-GEOS® gemeinsam mit der IAB Weimar bereits im Rahmen der Initiative smood – smart neighborhood vorgelegt.

Das Projekt wurde aus Mitteln der Bundesrepublik Deutschland, des Freistaates Sachsen, des Landes Sachsen-Anhalt und des Freistaates Thüringen im Rahmen der Gemeinschaftsaufgabe: „Verbesserung der regionalen Wirtschaftsinfrastruktur“ gefördert. Die Innovationsregion Mitteldeutschland (IRMD) ist Treiber beim Strukturwandel im Dreiländereck Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen. Sie entwickelt neue Impulse, Strategien und Projekte für Innovation, Wertschöpfung und Lebensqualität in der Region.

Pressemitteilung „Umweltfreundliche Wärme und Kälte aus der Tiefe“ der Innovationsregion Mitteldeutschland vom13. Januar 2022

Link zur Originalfassung der Studie (pdf), zur Kurzfassung und zum Aquiferatlas.