BGR Sync
BGR Sync stärkt die Sektorkopplung von Wasser und Energie in Stadtquartieren. Ziel ist ein funktionaler Digitaler Zwilling, der hydrologische, thermisch hydraulische und geotechnische Prozesse zusammenführt und damit Planung, Betrieb und Regelung dezentraler BGR Systeme unterstützt. Demonstriert wird dies u. a. über Konzepte wie unterirdische Wärme-/Kältespeicherung (z. B. im Grundwasser), Energierückgewinnung aus Abwasser (z.B. in Form von Wärme) und eine vorausschauende Betriebsstrategie, die Wetter, Nutzung und Energiemarktbedingungen berücksichtigt. Gleichzeitig werden mögliche Auswirkungen auf Wasserqualität und Mikrobiologie im Untergrund untersucht, um Risiken frühzeitig zu erkennen und zu minimieren. Das Hauptergebnis von BGR Sync ist eine erste Demonstration des funktionalen digitalen Zwillings mit seinen verschiedenen Komponenten im Wissenschaftspark Leipzig, die als Vorlage für Machbarkeitsstudien zu ähnlichen integrierten Wasser- und Energiekonzepten an anderen Standorten dienen kann. Im letzten Projektjahr beabsichtigt das BGR-Sync-Team, gemeinsam mit Stakeholdern eine Methodik für die Umsetzung des digitalen Zwillings in einem weiteren Quartier zu erarbeiten.
Arbeitspakete
- Datenrecherche: Geologie Leipziger Untergrund, Wärmebedarf Gebäude Wissenschaftspark, Kollaboration mit Experten vor Ort (BFM UFZ, TCM TechnoServ, Wasserbehörde Leipzig), Grundlagen Abwasserwärmenutzung für gemeinsame Basis mit Projektpartner HZDR.
- Aufbau numerisches Grundwassermodell: Auf Basis des hydrogeologischen Landesmodell Sachsen und Stichtagsmessungen des LfULG mit OGS.
- Sensitivitätsanalyse mit vereinfachten Erdwärmesondenmodel: Bestimmung der Unsicherheit wichtiger Bodenparameter (Permeabilität, Wärmeleitfähigkeit, …) für die zwei Szenarien (Erdwärmesonden nur in die Lockergesteinsschichten oder bis in das Festgesteins des Grundgebirges).
- Erstellung Erdwärmesonden-Geothermiemodell: Machbarkeitsstudie eines Erdwärmesondensystems für ausgewähltes Gebäude auf dem Wissenschaftspark
- Synthesemodell mit HZDR: Machbarkeitsstudie einer kombinierten Nutzung von Erdwärme und Abwasserwärmenutzung für den Wissenschaftspark Leipzig. Zum Beispiel im Rahmen einer BTES-Nutzung (Borehole-thermal-energy-storage) mit Wärmespeicherung im Untergrund.
Steckbriefe
Uwe Hampel
Prof. Dr. Uwe Hampel ist Mitleiter des Instituts für Fluiddynamik am HZDR und Inhaber der Professur für Prozessdiagnostik für die Energie- und Verfahrenstechnik am Institut für Energietechnik der TU Dresden. Unter der Leitung von Prof. Hampel entwickelt das Institut für Strömungsmechanik Simulationswerkzeuge zur Auslegung, Optimierung und Sicherheitsbewertung von energie- und verfahrenstechnischen Anlagen. Seine Arbeit umfasst zudem die Entwicklung und Anwendung von Messmethoden zur Verbesserung technischer Prozesse in der Energie-, Verfahrens- und Umwelttechnik.
Olaf Kolditz
Prof. Dr.-Ing. habil. Olaf Kolditz leitet am UFZ das Department Umweltinformatik und ist Professor für Angewandte Umweltsystemanalyse an der TU Dresden. Seit 2007 verbindet er am UFZ Modellierung, Umweltinformatik und geowissenschaftliche Systemanalyse. In Geothermie-Kontexten stehen bei ihm besonders Digitalisierungsprozesse, virtuelle Forschungsumgebungen und geothermische Systemanalysen im Vordergrund.
Haibing Shao
Dr. Haibing Shao ist Wissenschaftler am UFZ und Leiter der Arbeitsgruppe "Geothermal System Analysis". Seine Forschung umfasst oberflächennahe und tiefe Geothermie: Sie reicht von der Modellierung von Erdwärmesonden und thermischer Untergrundspeicherung bis zu gekoppelten Mehrphasen Modellen tiefer geothermischer Reservoire. Zudem forscht er zur reaktiven Transportmodellierung von Wasser-Gestein-Wechselwirkungen unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen.
Hannes Hofmann
Prof. Dr. Hannes Hofmann ist Arbeitsgruppenleiter in der GFZ-Sektion Geoenergie und leitet dort die Helmholtz-Nachwuchsgruppe ARES. Zugleich ist er Juniorprofessor für Reservoir Engineering an der TU Berlin. Seine Forschung konzentriert sich auf Enhanced Geothermal Systems, geothermische Reservoirtechnik und Simulation sowie auf die sichere Nutzung tiefer Geothermie in urbanen Räumen, einschließlich Risikominderung und induzierter Seismizität.
Maximilian Dörnbrack
Maximilian Dörnbrack ist Doktorand im UFZ-Department Umweltinformatik. Seit 2022 arbeitet er, gefördert über das Projekt SpeicherCity, an der Simulation von Aquifer Thermal Energy Storage in kontaminiertem Grundwasser und an der Kopplung mit Sanierungstechniken. Sein fachlicher Hintergrund liegt in der Geologie. Seinen Master schloss er 2022 an der TU Freiberg mit Schwerpunkt Hydrogeologie und Ingenieurgeologie ab.
Sebastian Reinecke
Dr. Sebastian Reinecke ist am HZDR im Institut für Fluiddynamik tätig und leitet die Abteilung für Wasser- und Umwelttechnologien. Als leitender Wissenschaftler im URBAN-LE-Projekt arbeitet er an integrierten Ansätzen, die Wasserinfrastruktur, städtische Ökosysteme sowie Energie- und Wärmeversorgung zusammenbringen. In seiner Funktion als Abteilungsleiter koordiniert er Projekte zu energieeffizienten Technologien, Simulationswerkzeugen, Steuerungskonzepten sowie Messgeräten für eine nachhaltige Wasserwirtschaft.
Alejandro Parra
M.Sc. Alejandro Parra ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Wasser- und Umwelttechnologien des HZDR. Der Schwerpunkt seiner Arbeit liegt auf der Entwicklung von Simulationswerkzeugen zur Energiegewinnung aus Abwasser sowie deren Integration mit geothermischen Systemen. Herr Parra hat sich zudem intensiv mit der Akquise von Partnern und Projekten in verschiedenen Bereichen der Wasserwirtschaft befasst.
Ivonne Nijenhuis
Dr. Ivonne Nijenhuis ist Senior Scientist im UFZ-Department Technische Biogeochemie. Ihre Forschung befasst sich mit der anaeroben Biotransformation halogenierter organischer Schadstoffe und der Anwendung stabiler Isotopenkonzepte. Im Kontext von ATES-Technologien bringt sie Expertise zu mikrobiellen Umwandlungsprozessen und isotopenanalytischen Methoden ein, um Veränderungen in kontaminiertem Grundwasser bei der Nutzung thermischer Aquiferspeicher bewerten zu können.
Carsten Vogt
Dr. Carsten Vogt ist Senior Scientist im UFZ-Department Technische Biogeochemie und leitet die Arbeitsgruppe Geomikrobiologie. Seine Forschung befasst sich mit aerobem und anaerobem mikrobiellem Abbau von Kohlenwasserstoffen sowie mit biogeochemischen Prozessen in subterrestrischen Habitaten, insbesondere Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickstoffkreisläufen. Im Kontext von ATES-Technologien bringt er Expertise zu mikrobiellen Prozessen im Untergrund und deren Bedeutung für die sichere Nutzung thermischer Aquiferspeicher ein.