Dimensionierungsanalyse und Bestimmung der Umweltauswirkungen geothermischer Energiespeicher im urbanen Untergrund

Sebastian Bauer1, Jens Olaf Delfs1, Anke Boockmeyer1, Bo Wang1, Andreas Dahmke1, Christof Beyer1
1 Institut für Geowissenschaften, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

O 7.3 in Grundwassertemperaturen im urbanen Raum – Monitoring, Management und Prozessverständnis anthropogener Einflussfaktoren

23.03.2018, 12:00-12:15, 3

Für die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energiequellen im Zuge der Energiewende werden neue Methoden und Technologien zur Energiespeicherung benötigt. Geothermische Wärmespeicher im urbanen Untergrund können dabei zu einer erneuerbaren und ökologischen zukünftigen Wärmeversorgung beitragen. Für die Nutzung dieser Wärmespeicher ist ein ausreichendes System- und Prozessverständnis erforderlich, um die induzierten Prozesse und komplexen Auswirkungen im Untergrund vorhersagen und bewerten zu können. Dieses Prozessverständnis erlaubt eine quantitative Prognose der Umweltauswirkungen als auch eine Bestimmung des unterirdischen Raumbedarfs solcher Wärmespeicher und trägt so zu einer nachhaltigen Nutzung des städtischen Untergrunds bei.

Dieser Beitrag beschreibt eine Methodik zur Quantifizierung der Umweltauswirkungen solcher Wärmespeicher, die eine Dimensionierungsanalyse, eine Auswirkungsanalyse und die anschließende Ausweisung des Raumbedarfs der Wärmespeicherung umfasst. Der Raumbedarf wird dazu in die Kategorien Nutzungsraum, Auswirkungsraum und Beobachtungsraum differenziert, die jeweils gesondert ausgewiesen werden können. Aufgrund dieser Raumbeanspruchungen können Nutzungskonflikte identifiziert und Auswirkungsbereiche bestimmt werden. Die thermischen Auswirkungsbereiche können als Grundlage für eine Prognose der Temperaturveränderungen im urbanen Untergrund dienen und somit ein Management der Untergrundtemperaturen unterstützen.

Beispielhaft demonstriert wird dieser Ansatz anhand von synthetisch ausgeführten Szenariensimulationen für großtechnische Wärmespeicher im städtischen Untergrund. Hierzu werden typische Situationen aus dem norddeutschen Raum parametrisiert und durch numerische Simulation der gekoppelten nichtisothermen Strömungs- und Wärmetransportprozesse die Speichercharakteristiken und die Ausbreitung der Wärme als auch induzierte hydraulische Effekte quantifiziert.



Bauer S, Beyer C, Dethlefsen F, Dietrich P, Duttmann R, Ebert M, Feeser V, Görke U, Köber R, Kolditz O, Rabbel W, Schanz T, Schäfer D, Würdemann H, Dahmke A (2013)  Impacts of the use of the geological subsurface for energy storage: An investigation concept. Environ Earth Sci in print, DOI 10.1007/s12665-013-2883-0.

Kabuth, A., Dahmke, A., Beyer, C., Bilke, L., Dethlefsen, F., Dietrich, P., … Bauer, S. (2017). Energy storage in the geological subsurface: dimensioning, risk analysis and spatial planning: the ANGUS+ project. Environmental Earth Sciences, 76(1), 23. doi:10.1007/s12665-016-6319-5.



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