Uni-Bayreuth

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Modellmäßige Bewertung des Potentials von saisonaler Grundwasserwärmespeicherung als Ökosystemdienstleistung für die Hauptstadtregion Brüssel, Belgien

Christian Anibas1, Marijke Huysmans1
1 Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel

O 8.6 in Geothermie und Geocooling

29.05.2014, 12:00-12:20, H18, NW II

Urbane Gebiete zeichnen sich durch einen räumlich stark konzentrierten Energieverbrauch aus, der eine relative hohe Umweltbelastung einschliesslich der Atmosphäre, des Bodens und des Grundwassers bedingt. Angesichts der Herausforderungen bezüglich globaler Erwärmung und der damit anstehenden Energiewende muss untersucht werden welche Beiträge verstädterte Gebiete zu leisten vermögen. Ein Baustein dazu ist die Nutzung von Aquiferen als Ökosystemdienstleistung zur Wärmeproduktion und Speicherung. Dieses Potenzial kann unmittelbar zu einer Einsparung von elektrischer Energie und mittelbar auch zur Verbesserung der Luft- und Grundwasserqualität (Zuurbier, 2013) führen.

Wir untersuchen das Potential von Grundwasserwärmepumpen (auch als Wasser-Wasser-Wärmepumpen bekannt) und saisonaler Grundwasserwärmespeicherung für die Hauptstadtregion Brüssel, Belgien anhand von Fallstudien. Aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit sind saisonale Grundwasserwärmespeicher besonders für grosse Abnehmer interessant, wie etwa Bürogebäude, Krankenhäuser, Universitäten und Einkauszentren. Diese im offenen Kreislauf ausgeführten Anlagen entnehmen dem Untergrund Grundwasser, entziehen oder fügen ihm saisonal abhängig Wärmenergie zu, die zum Kühlen oder Heizen der Gebäude dient. Wichtig ist dabei die Qualität des Grundwassers, da Verockerung oder Eisen- und Manganoxidierung zu Kolmation und damit Leistungseinbussen führen können.

Das bislang bekannte Nutzungspotenzial von saisonaler Grundwasserwärmespeicherung im Gebiet der Hauptstadtregion Brüssel basiert auf einer geologischen Eignungskartierung durch VITO (2007). Die Hauptstadtregion ist geologisch zweigeteilt. Während im Osten des Gebietes die Brüsseler Sande vorherrschen, ein 20-40 m mächtiger Aquifer der sich gut für die geothermische Nutzung eignet, bietet der Westen weniger günstige Vorraussetzungen. Als Erweiterung dazu führen wir integrierte numerische Grundwasser-, Wärmetransport- und geochemische Modelle für einige representative Standorte ein.

Diese kleinräumigen Modelle im Umfang von einigen km2 bestimmen die maximale Ausbeute von saisonaler Grundwasserwärmespeicherung und untersuchen deren Interaktion mit anderen geothermischen Anlagen oder konkurrierenden Grundwassernutzern. Während geo-chemische Analysen das Kolmationsrisiko und mögliche qualitative Auswirkungen auf den Aquifer und das Grundwasser abschätzen, dienen ökologische und ökonomische Bilanz- und Ertragsrechnungen dazu die Effekte von saisonaler Grundwasserwärmespeicherung auf die Umwelt und Wirtschaft zu bestimmen.

Gerichtet an Sachverständige und Entscheidungsträger liefert diese Analyse eine detailierte Grundlage für die Wärmeproduktion und Speicherung in den Grundwasserkörpern der gesamten Hauptstadtregion als eine Ökosystemdienstleistung (Bonte, 2011). Damit können die von Projektentwicklern gewünschten praktischen Ausführungs-richtlinien für Bau und Einsatz von Grundwasserwärmepumpen in den Brüsseler Sanden formuliert werden.



Bonte, M., Stuyfzand, P.J., Hulsmann, A., Van Beelen, P. (2011): Underground thermal energy storage: environmental risks and policy developments in the Netherlands and European Union. Ecology and Society 16 (1): 22.

VITO (2007): Studie van de geothermische en hydrothermische technieken die toepasbaar zijn in Brussel: wettelijke context, milieu-impact, goede praktijk en economisch potentieel (in Niederländisch), Mol, Belgien.

Zuurbier, K.G., Hartog, N., Valstar, J., Post, V.E., Van Breukelen, B.M., (2013): The impact of low temperature seasonal aquifer thermal energy storage (SATES) systems on chlorinated solvent contaminated groundwater: modeling of spreading and degradation. Journal of Contaminant Hydrology 147: 1-13.



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Letzte Änderung 24.03.2014