Entwicklung und Monitoring saisonaler Wärme- und Kältespeicherung zur Demonstration eines Aquiferspeichers
Michael Viernickel, Fabian Eichelbaum (eZeit-Ingenieure GmbH)
Europäisches Institut für Energieforschung (Eifer)
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Tewag GmbH
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
Institut für Grundwasserökologie IGÖ GmbH
Zeitraum
2022 – 2025
Gefördert durch
Zur Dekarbonisierung des Wärmesektors in Gebäuden und urbanen Quartieren kann die Nutzung des Grundwassers als Träger thermischer Energie eine wichtige Rolle spielen. Mit sogenannten ATES-Systemen (Aquifer Thermal Energy Storage) wird Wärme- und Kälteenergie aus einem Grundwasserleiter (Aquifer) zur Gebäudeversorgung genutzt und saisonal gespeichert.
Im Rahmen des Forschungsprojektes DemoSpeicher sollen die Machbarkeit und Grenzen einer urbanen ATES-Anlage in Deutschland ermittelt werden. Hierzu soll eine Demonstrationsanlage errichtet und dessen thermisch-hydraulischer, geochemischer sowie ökologischer Einfluss auf den Untergrund wissenschaftlich begleitet und untersucht werden.
Detaillierte Beschreibung:
Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Integration des Aquiferspeichers in die bestehenden thermischen Energiesysteme der zu versorgenden Gebäudekomplexe.
Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der hydraulischen Anbindung und Netzstruktur, der Regelungstechnik, der effizienten Energieverteilung sowie dem Grundwasserwärmemanagement am Standort. Zudem soll insbesondere an einem Gebäude-Anlagenmodell gearbeitet werden, um die durch eigens installierte Messtechnik erhobenen Daten mit dem Modell vergleichen zu können (digitaler Zwilling).
Umgesetzt wird ein Grundwasserzirkulationsbrunnen (GWZB): Grundwasserförderung und -injektion finden im selben Bohrloch statt. Das Grundwasser wird am unteren Ende der Brunnenanlage aufgenommen und über das Innenrohr zur Wärmepumpe geleitet.
Nach dem thermischen Energieentzug wird das Grundwasser über das Außenrohr in einer oberflächennahen Schicht wieder eingeleitet. Die eingeleitete Temperatur ist saisonal abhängig: Im Winter wird kälteres Grundwasser injiziert, im Sommerbetrieb wärmeres.
Es entsteht eine vertikale Zirkulation des Grundwassers innerhalb des Aquifers. (Skizze nicht maßstabsgetreu.)
© European Institute for Energy Research.
