Clogging und konkrete Gegenmaßnahmen in ATES: Experimente, Modellierungen und Prognosen unter Berücksichtigung biogeochemischer Prozesse - UnClog-ATES

Abstract

Bei der thermischen Energiespeicherung in Grundwasserleitern (Aquifer Thermal Energy Storage, ATES) können Prozesse auftreten, welche zur Bildung von Biofilmen (Bio-Clogging) und zur Ausfällung von Mineralen (Scaling) führen, die negativen Auswirkungen auf die Durchlässigkeit von Speichern und technischen Infrastruktur haben. Diese Prozesse gefährden nicht nur die langfristige Betriebssicherheit von ATES-Anlagen, sondern haben auch direkte Auswirkungen auf vorhandene Schadstoffe im Untergrund. Ziel des Projekts UnClog-ATES ist es, ein umfassendes Verständnis über Clogging- und Scaling-Prozesse in ATES-Systemen zu gewinnen sowie deren Auswirkungen auf die Schadstoffdynamik im Untergrund zu bestimmen und Gegenmaßnahmen zur Erhöhung der Betriebssicherheit zu entwickeln. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine detaillierte Analyse heterogener Zielsysteme unerlässlich ist, um Clogging- und Scalingprozesse zuverlässig vorhersagen zu können. Durch die Verknüpfung mineralogischer Gesteinsanalysen, hydrochemischer Wassercharakterisierung und thermodynamischer Modellierung lassen sich kritische Zustände sowohl in siliziklastischen als auch in karbonatischen Systemen frühzeitig identifizieren und bewerten. Darüber hinaus liefern die Untersuchungen wichtige Erkenntnisse zur zugrunde liegenden Prozesskinetik. Experimente mit CO₂-angereicherten Fluiden verdeutlichen zudem, dass sich diese Prozesse gezielt beeinflussen lassen, was eine wesentliche Grundlage für die erfolgreiche praktische Umsetzung von ATES-Systemen darstellt.