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Wärme- und Kältespeicherung in Aquiferen

Thermische Untergrundspeicher in Energiesystemen â–  Die Versorgung der Parlamentsbauten im Berliner Spreebogen mit Strom, Wärme und Kälte erfolgt mit einem in seiner Art einzigartigen Energieverbund. In ihm werden Wärme und Kälte aus der Kraft-Wärme-Kopplung und aus der Umwelt auch zu Zeiten bereitgehalten, in denen diese Energiequellen nicht auf direktem Wege zur Verfügung stehen. Dazu wurden saisonale Wärmeund Kältespeicher in Grundwasserleitern (Aquiferspeicher) unmittelbar am Reichstagsgebäude errichtet und seit mehreren Jahren erfolgreich betrieben.

Die Auswertung des Betriebs beider Aquiferspeicher für die letzten vier Speicherperioden zeigt, dass große Unterschiede bezüglich der ein- und ausgespeicherten Energiemengen sowie im erreichten Rückgewinnungsgrad bestehen. Diese Unterschiede sind im Wesentlichen auf die Betriebsweise der Speicher, d.h. auf die Schnittstellenparameter zwischen den Speichern und der Obertagetechnologie zurückzuführen. Mit Hilfe einer modellbasierten Parametervariation wurde eine qualitative Beschreibung des Einflusses der Injektionstemperaturen sowie der eingespeicherten Energiemengen für den Wärmespeicher vorgenommen. Eine Erhöhung der Injektionstemperatur an der warmen Bohrung sowie größere eingespeicherte Energiemengen führen zu einem höheren Rückgewinnungsgrad. Die nummerischen Simulationsmodelle sind sehr gut in der Lage, auf Basis der obertägigen Betriebsdaten die räumliche Verteilung von Druck und Temperatur im Untergrund zu bestimmen. Die bisherigen Messwerte aus dem chemischen Monitoring des wärmebeladenen Grundwassers aus beiden genutzten Aquiferen zeigen nur geringe Schwankungen in der Zusammensetzung und lassen keine Gefährdung des Betriebs erkennen.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.