Voraussetzungen - Was ist Geothermie
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Voraussetzungen - Was ist Geothermie
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Saisonale Speicherung von<br />
Wärme und Kälte in Aquiferen<br />
Dr. Joachim Poppei, AF Consult Switzerland<br />
Prinzip<br />
Standortvoraussetzungen<br />
H<strong>ist</strong>orie<br />
3 Projekte aus Deutschland im Detail<br />
aktuelle Entwicklung<br />
Zusammenfassung und Ausblick
unter Verwendung von Beiträgen<br />
durch:<br />
und<br />
anderen…
Prinzip Grundwassernutzung:<br />
Skizze Nielson!<br />
nach<br />
Nielson<br />
2003
saisonaler Aquiferspeicher<br />
<strong>Voraussetzungen</strong>:<br />
• geringe regionale Grundströmung<br />
• gering durchlässige Deckschicht (me<strong>ist</strong> gespannter<br />
Grundwasserleiter)<br />
• homogene Struktur<br />
• physikalisch-chemische Verträglichkeit<br />
• keine Qualitätsbeeinträchtigung von<br />
Grundwasserfassungen<br />
• hinreichende Durchlässigkeit (> 10 -4 m/s) und Mächtigkeit<br />
(10…30 m)
aus IEA Effiziente<br />
Energienutzung, 1990<br />
Pilotprojekt<br />
Schweiz: 1979-89<br />
Meinung eines<br />
Fussballspielers:<br />
„Die me<strong>ist</strong>en unserer Mannschaft<br />
spielten unbewusst auf SPEOS.<br />
Vielleicht sollte der beheizte Rasen<br />
eine stärkere Empfindung<br />
hervorgerufen haben? Leider haben<br />
wir, trotz SPEOS, nicht öfter<br />
gesiegt.“
Projekte bis zur<br />
Jahrtausendwende
Drei Pojekte in Deutschland:<br />
Seibt, Kabus; Ecostock 2006
Seibt, Kabus; Ecostock 2006
saisonaler Aquiferspeicher<br />
Spreebogen Berlin
Installation Wärmespeicher<br />
Bundesbauten im Spreebogen Berlin
Temperatur in °C<br />
Bundesbauten im Spreebogen Berlin<br />
Temperaturverteilung<br />
November 2002<br />
Temperaturverteilung<br />
Februar 2003<br />
300 m<br />
300 m<br />
600 m<br />
70<br />
65<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
Beginn Rückfördern 27.11.2002<br />
Rückfördertemperatur gemessen<br />
Rückfördertemperatur Modell<br />
1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320<br />
Tage seit Betriebsbeginn<br />
70<br />
65<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
600 m<br />
Numerisches Modell:<br />
Validierung
Wärmespeicher Reichstag, Berlin<br />
Reservoirtemperatur 20°C<br />
Speichertemperatur 70°C<br />
Rückfördertemperatur 65 … 30°C<br />
Eingespeicherte Wärme 2‘650 MWh/a<br />
Rückgeförderte Wärme 2‘050 MWh/a<br />
Rückgewinnungskoeffizient 77%<br />
Strombedarf für Pumpen 280 MWh e /a
<strong>Was</strong>serrechtliches<br />
Genehmigungsverfahren:<br />
Kältespeicher
<strong>Was</strong>serrechtliches<br />
Genehmigungsverfahren:<br />
Kältespeicher<br />
100 m<br />
25 m<br />
Vertikalschnitt (überhöht)<br />
© GTN Neubrandenburg GmbH
Kältespeicher Reichstag, Berlin<br />
Reservoirtemperatur 10°C<br />
Speichertemperatur<br />
5°C (warme Seite 15 … 28°C)<br />
Rückfördertemperatur 6 … 10°C<br />
Eingespeicherte Kälte<br />
4‘250 MWh/a<br />
Rückgeförderte Kälte<br />
3‘950 MWh/a<br />
Rückgewinnungskoeffizient 93%<br />
Strombedarf für Pumpen 220 MWh e /a
108 Wohnungen<br />
1‘000 m 2 Kollektorfläche<br />
(solar roof)<br />
WIRO – Wohnen in Rostock Wohnungsgesellschaft mbH<br />
saisonaler Aquiferspeicher<br />
„Helios Rostock“<br />
Speicher: 15 … 25 u. G.<br />
Überdeckung Mergellehm<br />
2 Bohrungen im Abstand 55m<br />
Max. Förderung und Injektion<br />
15 m 3 /h
Rostock-Brinkmannshöhe<br />
Pufferspeicher<br />
Kollektorfeld<br />
Heizkreis 1 Heizkreis 2<br />
W3<br />
BW<br />
WP<br />
W1<br />
W2<br />
KW<br />
BWK<br />
ITW<br />
Universität Stuttgart<br />
Solare Nahwärme<br />
Anlagenkonzept
Rostock-Brinkmannshöhe<br />
Kollektordächer in der<br />
Bauphase<br />
Außenansicht des Kellers<br />
der warmen Bohrung
Solare Wärmeerzeugung<br />
Wärmebedarf<br />
Jan<br />
Jan<br />
Dez<br />
Dez<br />
Speicher<br />
38 %<br />
32 %<br />
30 %<br />
solare Wärme - direkt<br />
solare Wärme - Speicher<br />
konventionelle Zusatzheizung
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
Mangold, Sun & Wind Energy 2007
Wärmespeicher Neubrandenburg,<br />
obere Postera<br />
Reservoirtemperatur 55°C<br />
Speichertiefe<br />
1‘228 – 1‘268 m<br />
Speichertemperatur 80°C<br />
Mineralisation<br />
135 g/l<br />
Volumenstrom 100 m 3 /h<br />
Inbetriebnahme 2004<br />
Rückfördertemperatur<br />
78 … 72°C (im 5. Jahr)
Kabus et al., Ecostock 2006<br />
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
Schmidt, Müller-Steinhagen, EuroSun 2004
A, Snijders, 2006
A, Snijders, 2006
EffStock, 2009:
Lessons learned:<br />
• ATES <strong>ist</strong> da, wo hydrogeologisch möglich und genehmigungsrechtlich<br />
vertretbar, eine effiziente und kostengünstige Option der<br />
sparsamen Energieverwendung<br />
• Technologie <strong>ist</strong> seit drei Jahrzehnten bewährt, setzt sich aber<br />
regional unterschiedlich durch<br />
• ATES mit Niedrigtemperaturen (Kühlung) konkurrenzfähig; mit z.T.<br />
boomender Anwendung (NL)<br />
• Hohe Temperaturen sind anspruchsvoll (chemisch, mineralogisch)<br />
• ATES bieten Alternative zu Kühltürmen bei Stromerzeugung,<br />
Müllverbrennung ... und sind wichtiges Element bei solarer<br />
Wärmeversorgung
Danke (F. Kabus, GTN, A. Snijders,<br />
IF Tech und B. Sanner, EGEC für die<br />
Bereitstellung von Folien )<br />
und Ihnen für die<br />
Aufmerksamkeit!
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