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Schema eines Aquiferspeichers.
© Geothermie Neubrandenburg GmbH, Dr. Kabus

Bohrarbeiten in Rostock.
© Geothermie Neubrandenburg GmbH, Dr. Kabus
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Technik und Anwendung

Aquiferspeicher bestehen in der Regel aus zwei Bohrungen bzw. Bohrungsgruppen, die den gleichen Grundwasserleiter erschließen. Sie werden in einem Abstand von 50 bis zu 300 Metern angeordnet, um die gegenseitige thermische Beeinflussung auszuschließen. Beide Bohrungen sind mit Pumpen sowie einem Injektionsstrang ausgestattet, die das Durchströmen der Anlage in beide Richtungen erlauben.

Wärmetauscher sind in das die Bohrungen verbindende übertägige Rohrleitungssystem integriert. Sie ermöglichen das Einlagern und die Entnahme von Energie. Das aus der „kalten“ Bohrung entnommene Wasser wird im Sommer mit Wärme (aus Kühlprozessen, Solaranlagen, der Kraft-Wärme-Kopplung usw.) beladen und in die „warme“ Bohrung injiziert, wo sich im Aquifer eine sogenannte Wärmeblase bildet. Im Winter wird diese Wärmeblase dann mit umgekehrter Strömungsrichtung abgefördert.

Hydrogeologische Anforderungen

Eine hydrogeologische Voruntersuchung des Speicherstandortes ist unbedingt erforderlich: Geklärt werden müssen u.a. die Schichtenabfolge, die Lage und Neigung des Grundwasserspiegels, die hydraulische Durchlässigkeit des Untergrunds, die Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Grundwassers. Bei Temperaturen über 50°C kann es je nach Beschaffenheit des vorliegenden Grundwassers zu chemischen und physikalischen Veränderungen kommen, die ohne geeignete Maßnahmen zu einem Erliegen der Förderung führen können. Jede Einleitung von Wasser in den Untergrund muss wasserrechtlich genehmigt werden. Innerhalb von Trinkwasserschutzgebieten können Aquifer-Wärmespeicher in der Regel nur in Zone III B (erweiterte Schutzzone) errichtet werden.

Projekte in Deutschland

Weitere Pilotprojekte werden in Rostock und Neubrandenburg betrieben. Die Anlage Rostock-Brinckmanshöhe – im Rahmen des Förderkonzepts „Solarthermie-2000“ mit einem oberflächennahen Aquiferwärmespeicher realisiert – ist seit Herbst 2000 in Betrieb und versorgt ein großes Mehrfamilien- Reihenhaus mit 108 Wohneinheiten. Mit guten Ergebnissen: Nach der Aufheizphase im ersten Jahr konnten in 2002 43% des Jahreswärmebedarfs der Gebäude (664 MWh) durch Solarenergie gedeckt werden. Dies war möglich durch niedrige Netzrücklauftemperaturen und die hohe Jahresarbeitszahl (von 4,3) der elektrischen Wärmepumpe, mit der die saisonal gespeicherte Wärme aus dem Aquifer zurückgewonnen wird.

In Neubrandenburg soll in Zukunft überschüssige Sommerwärme des seit 1997 in Betrieb befindlichen GuD-Kraftwerks der Stadtwerke im Untergrund für eine Nutzung im Winter gespeichert werden. Als Speicher dienen Thermalwasser führende Schichten in 1.200 bis 1.300 m Tiefe, deren 55 °C heißes Wasser seit 1990 für die Fernwärmeversorgung genutzt wird. Ein Probebetrieb ist Ende 2003 angelaufen.

Merkzettel

Adressen

Wissenschaftliche Begleitung
Justus-Liebig Universität Gießen

Projektleitung, Koordinierung
Geothermie Neubrandenburg GmbH

Forschung/Entwicklung, Testverfahren Wasserchemie
Leuphana Universität Lüneburg

Forschung/Entwicklung, Testverfahren Wasserchemie
Universität Stuttgart, ISWA