Hintergrund

Die Energiespeicherung ist für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung unerlässlich. Insbesondere die langfristige oder saisonale Wärmespeicherung spielt eine Schlüsselrolle bei der Integration erneuerbarer oder emissionsarmer Quellen wie Solarthermie, Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplung, industrielle Abwärme oder Tiefengeothermie. Unterirdische thermische Energiespeicher (UTES) bieten aufgrund ihrer großen Speicherkapazität gute Voraussetzungen für die saisonale Wärmespeicherung. Durch die Speicherung von Wärme in Zeiten des Energieüberschusses (z. B. im Sommer) und deren Nutzung im Winter können Energiesysteme deutlich effizienter gestaltet werden.
In der Sektion Geoenergie untersuchen wir die unterirdische Wärmespeicherung (Underground Thermal Energy Storage, UTES), ihre Umsetzung in verschiedenen geologischen Umgebungen, ihre möglichen Umweltauswirkungen und wir untersuchen Methoden und Technologien, die diese Auswirkungen minimieren.
Der Schwerpunkt unserer Forschungsarbeit liegt dabei auf der thermischen Energiespeicherung in Aquiferen (ATES), der Speicherung und Rückgewinnung von Wärme in Aquiferen, d. h. durchlässigen Schichten, die Grundwasser enthalten.

Unsere Forschung umfasst ein breites Spektrum an Aktivitäten, darunter Laborstudien, Feldexperimente sowie wissenschaftliche Unterstützung und Wissenstransfer für Demonstrationsprojekte.
Ein Schlüsselelement unserer Forschung ist die Entwicklung wissenschaftlicher Methoden zur Verbesserung der Erkundung, der Entwicklung und des Betriebs der Speicher. Ein bemerkenswertes Beispiel hierfür ist der Einsatz von Glasfasertechnologie zur Messung von Temperatur, Dehnung und Akustik. Diese Technologie wird in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von der seismischen Exploration bis hin zur Überwachung der Installation und des Betriebs der Speicher und ihrer möglichen Auswirkungen auf die Umwelt.

Wissenschaftliche Schlüsselfragen

• Wie können wir geeignete geologische Strukturen effizient erkunden und ihre geologischen, hydraulischen, geochemischen und mikrobiologischen Eigenschaften charakterisieren?
• Welche thermischen, hydraulischen, geochemischen und mikrobiologischen Wechselwirkungen ergeben sich aus dem Speicherbetrieb, welche Auswirkungen haben diese auf die Speicherleistung und die Umwelt und wie können wir sie beeinflussen?
• Wie können Aquiferspeichersysteme unter Berücksichtigung der spezifischen Speichereigenschaften und der technischen und energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen von Energiesystemen optimal integriert und sicher betrieben werden?

Zugehörige Projekte

• Reallabor GeoSpeicher Berlin | Integration eines Hochtemperatur-Aquiferwärmespeichers
• PUSH-IT | Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs
• Speichercity | Entwicklung von innovativen Modellen zur Systemintegration von Aquiferspeichern
• PotAMMO | ATES-Potentiale der Metropolregion Mannheim-Offenbach
• ATES iQ | Geothermische Nutzung der Karbonatgesteine im norddeutschen Becken
• GeoFern | Geothermische Fernwärmeversorgung in Berlin
• VESTA | Hochtemperatur Aquifer Wärmerspeicher