Angewandte Geowissenschaften - Aquatische Geochemie und Hydrogeologie

ANGUS II

Auswirkungen der Nutzung des Geologischen Untergrundes als thermischer, elektrischer oder stofflicher Speicher  – Integration unterirdischer Speichertechnologien in die Energiesystemtransformation am Beispiel des Modellgebietes Schleswig-Holstein

Energiespeicher werden in einer zukünftigen, stark auf erneuerbare Energien ausgerichteten Energieversorgung zum Ausgleich von Erzeugerfluktuationen und saisonalen Schwankungen unverzichtbar sein. Geotechnische Energiespeicher zur Speicherung von Wasserstoff, synthetischem Methan oder Druckluft sowie zur Speicherung von Wärme bieten sowohl große Speicherkapazitäten als auch Speicherzeiten von Stunden bis hin zu Monaten bzw. Jahren. In diesem Projekt soll das unterirdische Geosystem um die noch nicht betrachteten hydraulisch dichten Schichten sowie die damit verknüpften Prozesse ergänzt werden. Zur Integration geotechnischer Energiespeicher in die Energieversorgungsnetze bei unterschiedlichen Ausbaupfaden der Energienetze und EE-Erzeugung sowie zur Bestimmung von wirtschaftlichen Betriebsszenarien wird durch Kopplung bestehender Modelle zur Simulation der Energienetze, Energieeinzelanlagen und der geotechnischen Speicher ein Modellinstrumentarium entwickelt und beispielhaft anhand realistischer Szenarien angewendet. Für die so dimensionierten geotechnischen Speicher werden die im Untergrund induzierten Auswirkungen zeitlich und räumlich aufgelöst durch prozessbasierte Simulationsmodelle bestimmt und mögliche Auswirkungen auf Schutzgüter und die Interaktion mit anderen geotechnischen Speichern bzw. untertägigen Nutzungen betrachtet. Anhand mesoskaliger Technikums- und Feldversuche soll das entwickelte Instrumentarium validiert werden. Die Ergebnisse werden zur Weiterentwicklung einer Methodik der unterirdischen Raumplanung verwendet.

Das Projekt greift auf wesentliche Vorarbeiten zurück, die im Verbundvorhaben ANGUS+ erarbeitet wurden.
Die übergeordneten Ziele des Verbundprojektes sind: 

  • Die Vervollständigung des als Energiespeicher potenziell zur Verfügung stehenden Geosystems in Schleswig-Holstein - als Beispielregion für Norddeutschland - um die bisher aus Kapazitätsgründen noch nicht berücksichtigten hydraulisch gering durchlässigen Schichten und Barrierehorizonte sowie die wasserungesättigte Zone im Hinblick auf Parameterbestimmungen und Prozessuntersuchungen für die jeweiligen
    geotechnischen Speicheransätze. Dabei werden insbesondere die durch zyklische Beanspruchung induzierten Effekte im Speicher und im umgebenden Untergrund berücksichtigt.
  • Die Kopplung und Weiterentwicklung bestehender Modelle zur Simulation geotechnischer Energiespeicher und ihrer unterirdischen Auswirkungen mit Modellen zur Simulation der Energieversorgung und von Einzelenergieanlagen, um räumlich und zeitlich aufgelöste Betriebsszenarien für geotechnische Energiespeicher (spezifisch: Druckluft, synthetisches Methan, Wasserstoff, Wärme/Kälte) und deren Integration in die Energienetze bei unterschiedlichen Ausbauszenarien zu erlangen.
  • Die Bestimmung von Szenarien i) zur Integration von geotechnischen Energiespeichern in die Energieversorgungsnetze und von wirtschaftlich sinnvollen Betriebsszenarien, ii) zur zeitlich und räumlich aufgelösten Raumbeanspruchung dieser Speicher, insbesondere im stark genutzten urbanen Untergrund, anhand realistischer Nutzungsszenarien und Speichermanagementkonzepte, iii) zu möglichen Auswirkungen auf Schutzgüter, insbesondere aufgrund von Störungen des geologischen Aufbaus, sowie zur Interaktion mit anderen Speichern oder anderen Nutzungen des Untergrunds. Zur Validierung der verwendeten Prognosemodelle und zur Methodenentwicklung sollen mesoskalige Technikumsexperimente mit hoher wirtschaftlicher Anschlussfähigkeit durchgeführt werden.
  • Die Bereitstellung und Erprobung des Modellinstrumentariums zur Integration geotechnischer Speicher in die Energiesysteme und die Bestimmung von wirtschaftlichen Betriebsszenarios für geotechnische Energiespeicher sowie die Weiterentwicklung und Anpassung der Methodik und der Planungsinstrumentarien für eine großskalige Raumplanung des Untergrundes.

Laufzeit:

  • 01/2017 - 12/2020

Projektpartner:

  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften
  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Geographisches Institut
  • Europa-Universität Flensburg, Institut für Umwelt-, Sozial- und Humanwissenschaften
  • Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften
  • Hochschule Flensburg, Energie und Biotechnologie
  • Helmholtz Zentrum für Umweltforschung UFZ GmbH

Förderung:

Das Projekt ANGUS II wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen der Bekanntmachung „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“

Projekthomepage:

angus-projekt.de