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Erdwärmespeicher

Erdwärmespeicher Deutscher Reichstag. Quelle: GTN

Energiespeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende. Da Wärmespeicherung wesentlich (1000 mal) preiswerter ist als Stromspeicherung, muss diese immer bevorzugt werden, wenn vorgesehen ist, die zu speichernde Energie letzlich als Wärme zu nutzen. Wesentlich ist bei der Auswahl der Speichertechnologies der Zeitfaktor. Hier spricht man von Kurzzeitspeichern (diuralen Speichern) und Langzeitspeichern (saisonalen Speichern). Man kann auch Hochtemperaturspeicher von Niedertemperaturspeichern unterscheiden. Für lange Zeiten und große Wärmemengen kommen praktisch nur Erdwärmespeicher in Frage.

Prinzip des Aquifer-Wärmespeichers

Wird Wärme Untertage im Erdreich bzw. in Wasser führenden Gesteinsformationen gespeichert, so ist das Wärmespeichermedium von keinem eigens hierfür konstruierten Behälter umgeben und vermeidet damit die sonst notwendigen Aufwendungen für die Wärmedämmung. Da die Wärmeverluste mit zunehmenden eingespeicherten Wärmemengen ebenfalls steigen, lässt sich Wärme in Gesteinsformationen am effizientesten auf niedrigem Temperaturniveau speichern.

Bei Grundwasserleitern, sogenannten Aquiferen, handelt es sich um natürlich vorkommende, abgeschlossene Gesteinsformationen, die in bis zu einigen hundert Metern Tiefe Grundwasser führen. Oberflächennahe Aquifere sind häufig der Trinkwasserversorgung vorbehalten, weshalb für die Wärmespeicherung eher auf Schichten in mehr als 100 Meter Tiefe zurückgegriffen wird. Die Technik der Nutzung von Aquiferen zur Wärmespeicherung ist seit vielen Jahren bekannt und erprobt und wird bei großen Speichervolumina (> 100.000 m3) wirtschaftlich sinnvoll einsetzbar.

Technik des Aquifer-Wärmespeichers

Um die Wärme im Grundwasser zu speichern, wird zunächst einem Brunnen Grundwasser entnommen, das Übertage z. B. solarthermisch erwärmt wird. Das so erwärmte Grundwasser wird nun über eine zweite Bohrung in den gleichen Grundwasserleiter zurückgeführt. An der Injektionsbohrung entsteht in der Folge eine Wärmeblase, die bei Umkehr der Förderrrichtung im Winter wieder abgebaut wird. Der Antrieb des Wasserkreislaufs erfolgt über Pumpen, mit denen beide Bohrungen ausgestattet sind und das Durchströmen der Anlage in beide Richtungen erlauben.

Beide Bohrungen sollten je nach Grundwasserströmungsrichtung, Fließgeschwindigkeit und Umfang der geplanten Wärmespeicherung in ausreichendem Abstand von einander eingebracht werden, um einen „thermischen Kurzschluss“ (gegenseitige Beeinflussung) zu verhindern. Da die Nutzung des Grundwassers als Wärmespeicher dieses thermisch und chemisch beeinflussen kann, ist für die Genehmigung eines Aquifers als Wärmespeicher eine umfassende Prüfung der unter Umständen betroffenen Schutzgüter und deren Wertigkeit im Zuge der Genehmigungsplanung vorzunehmen. 

Weblink

http://www.saisonalspeicher.de/