Voruntersuchungen zur Einspeicherung von Wärme (ATES) in einen oberflächennahen Aquifer im nördlichen Oberrheingraben

Simon Ritter1, Margot Isenbeck-Schröter1, Waseem Khan1, Lukas Bauer1, Christian Scholz1, Erhard Metzler2
1 Institut für Geowissenschaften, Universität Heidelberg
2 Stadtwerke Hockenheim

O 4.8 in Geothermische Nutzung im Grundwasser: Auswirkungen, Qualitätssicherung, neue Techniken

22.03.2018, 14:30-14:45, 2

Im Rahmen des Verbundvorhabens GeoSpeicher.bw wird die Errichtung eines ATES-Systems (engl. für Aquifer Thermal Energy Storage) in einem Freizeitbad im nördlichen Oberrheingraben mit umfassenden Voruntersuchungen wissenschaftlich begleitet. Große Mengen überschüssiger Wärme aus dem Betrieb des Erlebnisbads sollen zur saisonalen Nutzung in den oberflächennahen Grundwasserleiter (<20 m Tiefe) mit Wassertemperaturen von ca. 30 °C eingespeist werden. In Abhängigkeit hydrogeochemischer Gegebenheiten ist mit thermischen Einflüssen auf die Lösungs- und Fällungsprozesse der Hauptminerale, vor allem der Karbonate und Silikate, auf den Umsatz von organischem Kohlenstoff und auf die Zusammensetzung der Mikroorganismenpopulationen  im Grundwasserleiter zu rechnen (Bonte et al., 2013). Diese Einflüsse sollen durch eingehende Betrachtung der Hydrogeochemie am Standort Hockenheim, des Aquifermaterials und experimentell durch Säulenversuche nachvollzogen werden. Die Hydrogeochemie wurde durch drei bereits vorhandene flache Grundwasserbeobachtungspegel und elf Direct-Push-Bohrungen mit einer tiefenzonierten Wasserprobenahme (< 15 m Tiefe) charakterisiert. Die anoxischen Ca-SO4-dominierten Wässer mit erhöhten Konzentrationen von Eisen und Mangan deuten darauf hin, dass Pyritoxidation und Karbonatlösungs- und Fällungsreaktionen das geochemische Milieu dominieren. Zusätzlich konnte durch die horizontierten Direct-Push-Bohrungen der bereits vorhandene  thermische Einfluss des Schwimmbadgebäudekomplexes auf die Grundwassertemperaturen beobachtet werden.  Erhöhte Temperaturen im Grundwasserabstrom des Gebäudes von bis zu 16 °C und direkt unterhalb des Gebäudes von bis zu 23 °C zeigen eine deutliche thermische Beeinflussung des oberflächennahen Aquifers. Ein fortschreitendes monatliches Monitoring der GW-Temperaturen an vorhandenen und neu installierten Beobachtungspegeln wird weitere Erkenntnisse zur saisonalen Entwicklung der Aquifer-Temperaturen und zu dem thermischen Einfluss des Gebäudes liefern. In momentan laufenden Säulendurchflussversuchen mit Aquifermaterial vom Standort wird der thermische Einfluss auf die Hydrogeochmie untersucht und quantifiziert.  



Bonte M., Ro W. F. M., Zaura E., Wielen P. W. J. J. Van Der, Stuyfzand P. J. and Breukelen B. M. Van (2013) Impacts of Shallow Geothermal Energy Production on Redox Processes and Microbial Communities. Environ. Sci. Technol. 47, 14476–14484.



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