Aquifer Wärmespeicher können einen wichtigen Beitrag zum klimafreundlichen Heizen und Kühlen von Gebäuden leisten: Das erwärmte Wasser wird unterirdisch gespeichert und bei Bedarf abgepumpt. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben herausgefunden, dass die Speicherung thermischer Energie in Niedertemperatur-Aquiferen in Deutschland großes Potenzial hat. Dieses Potenzial wird aufgrund des Klimawandels voraussichtlich in Zukunft zunehmen.

Die Studie umfasst die bisher detaillierteste Karte des potenziellen Aquifers Lagerung Systeme in Deutschland. Die Ergebnisse werden in berichtet geothermische Energie.

Mehr als 30 % des Inlandsmarktes Energie Der aktuell in Deutschland verbrauchte Verbrauch wird zum Heizen und Kühlen von Gebäuden verwendet. Die Dekarbonisierung dieses Sektors könnte daher zu deutlichen Reduktionen der Treibhausgasemissionen führen und maßgeblich zum Klimaschutz beitragen. Aquifer-Wärmespeichersysteme, also Grundwasserleiter im Untergrund, eignen sich gut zur saisonalen Speicherung und flexiblen Nutzung von Wärme und Kälte. Wasser hat eine hohe Speicherkapazität für thermische Energie. Die umliegenden Felsen wirken isolierend. Unterirdische Aquifer-Wärmespeichersysteme sind durch Bohrlöcher zugänglich und werden verwendet, um Wärme aus solarthermischen Kraftwerken oder Abwärme aus Industrieanlagen zu speichern. Bei Bedarf kann die Wärme wieder abgepumpt werden.

Solche Speicher lassen sich perfekt mit Wärmenetzen und Wärmepumpen kombinieren. Als besonders effektiv haben sich oberflächennahe Aquifer-Wärmespeichersysteme (LT-ATES) erwiesen. Als die Wassertemperatur nicht viel höher als die Umgebungstemperatur ist, geht bei der Lagerung wenig Wärme verloren.

Mehr als die Hälfte des deutschen Territoriums ist gut oder sehr gut angepasst

Forscherinnen und Forscher des Instituts für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT und der Nachwuchsgruppe Nachhaltige Geoenergie haben nun geeignete Regionen für Niedertemperatur-Aquifere identifiziert Speicher für thermische Energie in Deutschland.

„Kriterien für einen effektiven LT-ATES-Betrieb sind unter anderem günstige hydrogeologische Bedingungen wie die Produktivität der Grundwasserressourcen und die Grundwasserströmungsgeschwindigkeit“, erklärt Ruben Stemmle. Der Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Ingenieurgeologie der AGW und Erstautor der Studie ergänzt: „Außerdem muss der Energieverbrauch für Heizung und Kühlung ausgewogen sein. Sie kann durch das Verhältnis von Erwärmungs- und Abkühlungsgradtagen angenähert werden.

In einer räumlichen Analyse kombinierten die Forschenden hydrogeologische und klimatische Kriterien. Sie fanden heraus, dass 54 % des deutschen Territoriums in den kommenden Jahrzehnten sehr gut oder gut für LT-ATES geeignet sein werden. Diese Potenziale konzentrieren sich im Wesentlichen auf das Norddeutsche Becken, den Oberrheingraben und das Süddeutsche Molassebecken. Die entsprechende Karte wurde von den Forschern mithilfe eines Geoinformationssystems (GIS) und einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse erstellt.

Der Klimawandel wird das Speicherpotenzial von Grundwasserleitern erhöhen

Laut der Studie werden für LT-ATES gut oder sehr gut geeignete Gebiete für den Zeitraum 2071 bis 2100 voraussichtlich um 13 % zunehmen. Der starke Anstieg sehr gut geeigneter Regionen wird auf einen künftig fälligen steigenden Kühlbedarf zurückgeführt zu Klimawandel.

Allerdings ist die Verwendung von Grundwasserleiter Speichersysteme sind weitgehend auf Wasserschutzzonen beschränkt, wodurch sehr gut oder gut geeignete Zonen um ca. 11 % reduziert werden. „Dennoch zeigt unsere Studie, dass Deutschland ein hohes Potenzial zur saisonalen Speicherung von Wärme und Kälte in Grundwasserleitern hat“, sagt Stemmle.