GeoTES: Möglichkeiten und Grenzen thermischer Energiespeicherung in tiefen Aquiferen (Georeservoiren) im Rahmen der "Wärmewende 2030"; Verbundprojekt: GEO:N, BMFTR

Abstract

Der Wärmesektor spielt eine zentrale Rolle für das Gelingen der Energiewende in Deutschland: Rund die Hälfte des Endenergieverbrauchs entfällt auf Heizen und Prozesswärme und wird bislang überwiegend aus fossilen Energieträgern gedeckt. Für das Erreichen der Klimaschutzziele und einer weitgehend treibhausgasneutralen Energieversorgung bis 2045 sind daher neue Technologien zur großskaligen und saisonalen Wärmespeicherung erforderlich. Sie sollen helfen, die fluktuierende Bereitstellung erneuerbarer Energien (z. B. Wind und Sonne) mit der zeitlich anders verlaufenden Wärmenachfrage in Einklang zu bringen und gleichzeitig die Versorgungssicherheit zu erhöhen. Ein besonders aussichtsreicher Ansatz sind Aquifer-Wärmespeicher (Aquifer Thermal Energy Storage, ATES), bei denen Wärme in tiefen, wasserführenden geologischen Formationen gespeichert und bei Bedarf wieder entnommen wird. Hochtemperatur-ATES-Systeme (HT-ATES) erlauben den Betrieb auf Temperaturniveaus, die für industrielle Anwendungen und Fernwärmenetze relevant sind und ermöglichen die verlustarme Zwischenspeicherung großer Energiemengen über mehrere Monate. Vor Beginn des Projekts bestand jedoch erheblicher Forschungsbedarf: Es fehlten belastbare Erkenntnisse zur hydrogeologischen Eignung tiefer Sandsteinaquifere in Deutschland, zu thermischen, hydraulischen und geochemischen Prozessen im Untergrund, zur Auslegung und Betriebsstrategie von HT-ATES-Systemen sowie zu ihrer Einbindung in übertägige Energiesysteme. Das Verbundvorhaben GeoTES setzte genau an dieser Stelle an. Ziel war es, die wissenschaftlichen, technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für den Einsatz tiefengeologischer Wärmespeicher systematisch zu untersuchen und Planungskriterien sowie Leitlinien für Auslegung, sicheren Betrieb und wirtschaftliche Bewertung von HT-ATES-Systemen unter deutschen Standortbedingungen abzuleiten.