Das Projekt Geospeicher.bw untersucht das Potenzial der Zwischenspeicherung von Abwärme im Boden, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert das Projekt, das aus acht Einzelprojekten besteht und vom Umweltministerium Baden-Württemberg mit rund 880.000 Euro unterstützt wird. Am Ende soll auf diese Weise die geothermische Wärmespeicherung wissenschaftlich bewertet werden.
Die Niederlande machen es schon längst: Dort wird an über 1.800 Standorten sommerliche Wärme oder Abwärme von Industrieanlagen in unterirdischen, wasserführenden Schichten – in sogenannten Aquiferen – gespeichert. In Deutschland gibt es bisher nur drei Standorte mit geothermischer Energiespeicherung in Grundwasserleitern, darunter das Reichstagsgebäude in Berlin, welches über mehrere Aquiferspeicher mit Wärme im Winter und Kälte im Sommer versorgt wird. Hamburg plant zurzeit einen Aquiferwärmespeicher, der künftig 250.000 Haushalte und Gewerbebetriebe warm durch den Winter bringen soll. „In Baden-Württemberg gibt es bis zum heutigen Zeitpunkt keinen Aquiferspeicher, obwohl der Untergrund in zahlreichen Gebieten gut bis sehr gut zur Energiespeicherung geeignet ist“, stellt Professor Philipp Blum vom Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT fest.
Aquiferspeicher sind wasserführende Schichten im Untergrund, in denen das Wasser nicht oder kaum fließt – die Wärme also nicht abtransportiert wird. Sie werden durch Bohrungen erschlossen, um mit der Abwärme von Industrieanlagen oder Solarwärme das Wasser im Untergrund aufzuheizen. Das umgebende Gestein wirkt dabei als Isolator. Die eingespeicherte Wärme kann dann über Wärmetauscher bei Bedarf, also zum Beispiel im Winter, wieder abgerufen werden.
Das KIT sieht diese Technologie nun für die Abwärme eines großen Schwimm- und Erlebnisbads in Hockenheim vor. Die Kellerräume sind hier aufgrund des Wärmenetzes sowie der Abwärme technischer Anlagen ganzjährig auf über 30 Grad Celsius aufgeheizt. Diese überschüssige Wärme soll nun in einem Grundwasserleiter gespeichert werden, um dann bei Bedarf wieder zur Verfügung zu stehen. Wissenschaftler des KIT entwickeln dafür ein Monitoring- und Speicherkonzept.
Selbst Abwasserkanäle oder Tunnelsysteme eignen sich als Wärme- oder Kältespeicher. „Die sogenannte Tunnelgeothermie zur Heizung, Kühlung und Wärmespeicherung ist für das künftige Elefantenhaus der Wilhelma in Stuttgart geplant“, erläutert Blum, Koordinator des Forschungsvorhabens Geospeicher.bw. „Das neue Stadtmuseum Stuttgart wird künftig dank Abwasserwärme und -kälte energieeffizient aufgestellt sein“, führt Blum weiter aus. Im Rahmen von Promotionsarbeiten wird hierbei unter anderem die Einbindung von röhrenförmigen Erdwärmeabsorbern in ein Wärme-Smart-Grid untersucht oder auch die Systemintegration geothermischer Anlagen in ein bestehendes Gebäude- und Energiekonzept.
In den kommenden drei Jahren werden acht Geothermie-Projekte in Baden-Württemberg wissenschaftlich ausgewertet und begleitet. Die Themen erstrecken sich von Monitoring- und Speicherkonzepten, Wärmetransport-Modellen, Untersuchungen zur Hydrogeochemie bis hin zu System- und Optimierungsanalysen. Sieben Doktoranden sowohl aus den Reihen des KIT sowie den Universitäten Heidelberg und Stuttgart sowie den Hochschulen Biberach und Offenburg engagieren sich in den verschiedenen Vorhaben. Blum betont: „Eine fachübergreifende Doktorandenschule stellt hierbei sicher, dass Gebäudetechniker, Ingenieure, Geologen und Entscheidungsträger voneinander lernen." Dafür lade man auch Experten aus den Niederlanden ein, um Kompetenzen in dieser Technologie in Deutschland aufzubauen. „Gemeinsam mit den Stadtwerken möchten wir greifbare Demo- und Beispielprojekte mit einer breiten Öffentlichkeitswirkung schaffen. Deshalb sind Fachleute der Stadtwerke Hockenheim, Biberach, Überlingen, Bad Waldsee sowie Stuttgart von Anfang an eng in die Arbeiten mit eingebunden.“
(Nicole Weinhold)
