Gespeicherte Abwärme

  • 19. January 2017

Ausbau geothermischer Energiespeicherung in Grundwasserleitern.

Abwärme im Boden zwischen­speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufen: So lautet das Ziel des Projekts GeoSpeicher.bw, das das Karls­ruher Institut für Techno­logie KIT koordiniert. Ganz konkrete Projekte wie die Nutzung der Abwärme eines Schwimmbads, die Kälte- und Wärmeversorgung eines Klinikums oder auch für das Elefanten­haus der Wilhelma in Stuttgart stehen auf dem Plan. Das Umweltministerium Baden-Württem­bergs bewilligte rund 880.000 Euro, um an acht Standorten das Potenzial der geo­thermischen Wärme­speicherung wissen­schaftlich zu bewerten.

Abb.: Die Stadt Bad Waldsee nutzt bereits Thermalwasser etwa zum Beheizen des Schwimmbads. Das Projekt GeoSpeicher.bw wird helfen die Nutzung zu optimieren. (Bild: Waldsee-Therme)

Abb.: Die Stadt Bad Waldsee nutzt bereits Thermalwasser etwa zum Beheizen des Schwimmbads. Das Projekt GeoSpeicher.bw wird helfen die Nutzung zu optimieren. (Bild: Waldsee-Therme)

Das Speichern von sommer­licher Wärme oder der Abwärme von Industrie­anlagen in unterirdischen, wasser­führenden Schichten – in Aquiferen – ist beispiels­weise in den Nieder­landen weit verbreitet. An über 1.800 Standorten verwirk­lichte das Nachbarland bereits diese Techno­logie. In Deutschland gibt es bisher nur drei Standorte mit Ausbau. Prominen­testes Beispiel ist das Reichs­tags­­gebäude in Berlin, welches über mehrere Aquifer­speicher mit Wärme im Winter und Kälte im Sommer versorgt wird. Hamburg plant zurzeit einen enormen Aquifer­wärme­speicher, der in Zukunft über 250.000 Haushalte und Gewerbe­betriebe warm durch den Winter bringen soll. „In Baden-Württemberg gibt es bis zum heutigen Zeitpunkt keinen Aquifer­speicher, obwohl der Untergrund in zahlreichen Gebieten gut bis sehr gut zur Energie­speicherung geeignet ist“, stellt Philipp Blum vom Institut für Angewandte Geowissen­schaften des KIT fest.

Aquifer­speicher sind wasser­führende Schichten im Untergrund, in denen das Wasser nicht oder kaum fließt – die Wärme also nicht abtrans­portiert wird. Sie werden durch Bohrungen erschlossen, um mit der Abwärme von Industrie­anlagen oder Solarwärme das Wasser im Unter­grund aufzuheizen. Das umgebende Gestein wirkt dabei als Isolator. Die einge­speicherte Wärme kann dann über Wärme­tauscher bei Bedarf, also zum Beispiel im Winter, wieder abgerufen werden.

Ein solches System ist für die anfallende über­schüssige Wärme eines großen Schwimm- und Erlebnis­bads in Hockenheim geplant. Die Kellerräume sind hier aufgrund des Wärme­netzes sowie der Abwärme tech­nischer Anlagen ganzjährig auf über 30 Grad Celsius aufgeheizt. Diese über­schüssige Wärme soll nun während der Sommer­monate in einem Grundwasser­leiter gespeichert werden, um dann im Winter wieder zur Verfügung zu stehen. Wissen­schaftler des KIT begleiten das Vorhaben und entwickeln ein maßge­schneidertes und innovatives Monitoring- und Speicher­konzept.

Aber auch Abwasser­kanäle oder Tunnel­systeme eignen sich als Wärme- oder Kälte­speicher. „Die Tunnel­geothermie zur Heizung, Kühlung und Wärme­speicherung ist für das zukünftige Elefanten­haus der Wilhelma in Stuttgart geplant“, erläutert Blum, Koordinator des Forschungs­vorhabens GeoSpeicher.bw. „Das neue Stadt­museum Stuttgart wird zukünftig dank Abwasserwärme und -kälte energieeffizient aufgestellt sein“, führt Blum weiter aus. Im Rahmen von Promotions­arbeiten wird hierbei unter anderem die Einbindung von röhren­förmigen Erdwärme­absorbern in ein Wärme-Smart-Grid untersucht oder auch die System­integration geothermischer Anlagen in ein bestehendes Gebäude- und Energie­konzept.

Insgesamt acht Geothermie-Projekte in Baden-Württem­berg werden in den kommenden drei Jahren unter Federführung des KIT wissen­schaftlich ausgewertet und begleitet. Die Themen erstrecken sich von inno­vativen Monitoring- und Speicher­konzepten, detail­lierten Wärme­transport-Modellen, Untersuchungen zur Hydrogeochemie, weit­reichenden System- und Optimierungs­analysen bis hin zu maßge­schneiderten Kommuni­kations-Strategien.

KIT / JOL

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