GEWS
Entwicklung und Bau eines tiefenhorizontierten Geologischen Eis-Wärme-Speichersystems (GEWS) als Demonstrationsanlage auf dem Testfeld TestUM/Wittstock.
Vorhaben: Technologische Umsetzung und Betrieb, numerische Modellierung,
hydrogeochemische und mikrobiologische Auswirkungsuntersuchungen
Zeitraum: 10/2021 - 09/2023
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Partner: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Institut für Geowissenschaften – Projektkoordinator; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH UFZ (Departments ENVINF, ISOBIO, MET);Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG
Da Prinzip von Eis-Wärme-Speichern basiert darauf einem Speichermedium mittels Wärmepumpen so lange Energie zu entziehen bis es so weit abgekühlt ist, dass es gefriert. Beim Phasenübergang von flüssig zu fest wird viel latente Wärme frei. Diese Energie kann zum Heizen genutzt werden. Das dabei entstehende gefrorene Untergrundvolumen dient dann als Kältespeicher und kann zu Kühlzwecken eingesetzt werden.
Im GEWS-Projekt (Geologisches Eis-Wärme-Speichersystem) geht es um die Nutzung von oberflächennahen Aquiferen als Eis-Wärme-Speicher. Im Unterschied zu konventionellen Eis-Wärme-Speichern werden hierbei Erdwärmesonden eingesetzt, welche gezielte, tiefenhorizontierte Vereisungs- und Auftauprozesse im geologischen Untergrund ermöglichen. Es ist geplant, kostengünstige und skalierbare GEWS-Anlagen für Lockersedimente zu entwickeln, welche auf die Randbedingungen im urbanen Raum ausgelegt werden, da hier der größte Kühlbedarf besteht. Mit den geplanten Untersuchungen sollen die GEWS-Technologie entwickelt sowie deren Umweltauswirkungen und Wirtschaftlichkeit bestimmt werden.
Das MET Department ist für die Entwicklung eines geophysikalischen Monitoringkonzeptes zuständig. Mit dem Monitoringkonzept muss das räumliche Voranschreiten der Vereisung im Untergrund beobachtbar sein. Mittels Ground-Penetrating-Radar (GPR) Messungen im Bohrloch soll die Lage der Grenzfläche von gefrorenem zu ungefrorenem Grundwasserleiter abgebildet werden. Informationen über den aktuellen Zustand des Eisspeichers helfen bei der Validierung der thermischen und energetischen Modellierungen. Messstellen werden am Teststandort implementiert und das Konzept während des Testphase der GEWS-Anlage erprobt.