Uni-Bayreuth

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Einfluss zyklischer Wärmespeicherung auf Transport- und Reaktionsprozesse im oberflächennahen Untergrund

Steffi Popp1, Christof Beyer, Sebastian Bauer
1 Institut für Geowissenschaften, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

O 11.7 in Wärme-, Energie- und Kohlenstoffspeicherung im Untergrund

29.05.2014, 16:00-16:20, H18, NW II

Im Zuge der Energiewende in Deutschland wird eine deutliche Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien am Gesamtendenergieverbrauch erwartet. Aus diesem Grund ist die Entwicklung von Energiespeichertechnologien erforderlich, um eine bedarfsgemäße und sichere Versorgung trotz zeitlich stark schwankender Energieproduktion aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft und Solarenergie sicherzustellen. In urbanen Räumen wird hierbei vor allem die zyklische Wärme- bzw. Kältespeicherung im oberflächennahen Untergrund, z.B. zur Klimatisierung von Gebäuden, an Bedeutung gewinnen. Neben dem Einfluss der Temperatur auf die lokale und großräumige Grundwasserströmung, die Grundwasserchemie und mikrobielle Aktivität ist insbesondere in urbanen Räumen mit einer Beeinflussung der zahlreichen im Untergrund vorhandenen Kontaminationen zu rechnen. Derzeit stellt das Vorkommen von Schadstoffen im Untergrund jedoch noch ein Ausschlusskriterium beim Bau von unterirdischen Wärmespeichern dar.

Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen von zyklischer Wärmespeicherung auf den Transport und die Reaktionsprozesse organischer Schadstoffe in oberflächennahen Aquiferen anhand numerischer Szenariensimulationen mit dem THMC-Simulator OpenGeoSys (OGS). In einem synthetischen, aber für Norddeutschland typischen, Aquifer wird die temporäre Speicherung von Wärme über Erdwärmesonden simuliert. Die sich dabei entwickelnden Wärmefahnen im Grundwasser beeinflussen die Emissionen einer im Aquifer befindlichen Trichlorethenquelle sowie den mikrobiellen Schadstoffabbau. Die numerischen Simulationen zeigen, dass es bei höheren Temperaturen im Grundwasser zu einer stärkeren Lösung des Schadstoffes aus der NAPL-Phase kommt, was in erster Linie auf eine Fokussierung der Grundwasserströmung in den Bereichen erhöhter Temperatur und nur nachrangig auf eine Erhöhung der Schadstofflöslichkeit zurückzuführen ist. Darüber hinaus zeigt sich, dass es in den Bereichen mit erhöhter Temperatur lokal zu einer Stimulation des mikrobiellen Wachstums und somit zu einem verstärkten Abbau des Schadstoffes kommt. Eine Abkühlung des Grundwassers in Phasen der Wärmeentnahme führt hingegen zu einer geringen Abnahme des mikrobiellen Wachstums und somit zu lokalen Verringerungen des Schadstoffabbaus. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen einer Risikoabschätzung der Interaktionen zwischen Wärmespeichermaßnahmen und kontaminierten Bereichen dienen und sowohl Potentiale als auch mögliche Konflikte aufzeigen.



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Letzte Änderung 31.10.2013