Geotechnische Energiespeicher Energiespeicher in der Unterwelt

Vor einer konkreten Umsetzung der Grundlagenforschung in die praktische Anwendung müssen die Wissenschaftler der Uni Kiel zunächst einige Fragen beantworten.

Diese Fregen werfen Geo-Energiespeicher auf

Welche Energiemenge muss eigentlich wann und für welchen Zeitraum gespeichert werden? Wie viel Energie brauchen wir heute und wie viel in den nächsten 20 Jahren? Wie kann sich zum Beispiel ein Druckluftspeicherkraftwerk über diesen Zeitraum rentieren? Wieviel Wärme kann im städtischen Raum durch erneuerbare Energien erzeugt und wo kann diese gespeichert werden? Welche langfristigen Effekte ergeben sich aufgrund des Speicherbetriebes in den geologischen Schichten für die Umwelt?

Für die dauerhafte Nutzung einer geologischen Formation unter variabler Zuführung und Entnahme von Gasen oder Wärme muss nicht nur der Speicherbetrieb gesichert, sondern auch die hydraulischen, chemischen, thermischen oder mechanischen Auswirkungen dieser Nutzung vorhersagbar, überwachbar und ohne schädliche Nebenwirkungen sein.

Untergrund im Labor nachgebaut

Die Forschenden beschäftigen sich zunächst mit der Entwicklung neuer Methoden zur Quantifizierung und der mathematischen Beschreibung der relevanten Prozesse, die der Dimensionierung und Auslegung der Speicher zugrunde liegen.

„Die Erkenntnisse aus den Prozessstudien werden dann in großtechnischen Laboruntersuchungen für Wärmespeicher überprüft. Mit circa fünf Tonnen Sediment bauen wir die Natur nach und erforschen unter kontrollierten Bedingungen, welche Detailprozesse mit verschiedenen Arten der Wärmespeicherung genau verbunden sind. Dabei achten wir darauf, welche unmittelbaren Auswirkungen für den Speicher selbst, aber auch für seine umgebende Schicht und oberflächennahe unterirdische Schutzgüter wie Grundwasser entstehen“, erklärt Professor Sebastian Bauer.

Aus der Unterwelt auf den Energiemarkt

Parallel dazu wird die Markteinbindung erforscht. Dazu erstellen die Forscher unter anderem numerische Modelle zu Energiespeichern, Kraftwerkseinzelanlagen und Energienetzen erstellt. Die Ergebnisse diese Simulationen werden anschließend in einer Datenbasis für den Datentransfer zusammengeführt.

„Das erlaubt uns die gemeinsame Nutzung der Modelle unter wirtschaftlichen Aspekten und stellt eine konsistente Methodik zur Integration von geotechnischen Speichern in die Energienetze dar“, so Professor Andreas Dahmke.

Um den Anteil an erneuerbarer Energie nicht nur im Strom- sondern auch im Wärmesektor zu erhöhen, könne mithilfe dieser Grundlagenforschung künftig zum Beispiel überschüssige erneuerbare Energie aus Solarthermie, die saisonal und wetterabhängig produziert wird, als Wärmeenergie gespeichert werden

„Energiewende geht nicht ohne Wärmewende“, betont der Geowissenschaftler Dahmke. Mit dem Forschungsprojekt Angus II soll daher auch die Wärmewende vorangetrieben werden.