Umweltfreundliche Wärme und Kälte aus der Tiefe

13. Januar 2022
Die Speicherung thermischer Energie in grundwasserführenden Gesteinsschichten kann einen wichtigen Beitrag zur klimaneutralen Wärme- und Kälteversorgung von Unternehmen, kommunalen Liegenschaften und Wohnquartieren leisten. Zu diesem Ergebnis kommt eine aktuelle Studie der Europäischen Metropolregion Mitteldeutschland, welche die Potenziale der Aquistore-Technologie im Mitteldeutschen Revier untersucht hat. Diese wurde von einem Konsortium unter Federführung der JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Mikrobiologie, der e7 UG und der Technische Beratung für Systemtechnik – Bernd Felgentreff erstellt.

„Die Nutzung von grundwasserführenden Gesteinsschichten, sogenannter Aquifere, zur saisonalen Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden bietet nicht nur ein enormes CO2-Einsparpotenzial gegenüber bisherigen Lösungen auf Basis fossiler Energieträger. Sie schließt als kostengünstige Speichertechnologie auch die Lücke zwischen saisonalem Angebot und Nachfrage von Wärme- und Kälteenergie“, erklärt Johannes Gansler, Handlungsfeldmanager „Energie“ bei der Europäischen Metropolregion Mitteldeutschland. „Unsere Studie zeigt, dass die innovative Technologie in Verbindung mit dezentralen Nahwärme- und Kältenetzen einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung der Energieversorgung im Gebäudebereich in der Region leisten kann“, so Johannes Gansler weiter.  

Grundwasser als kostengünstiger Speicher für Wärme und Kälte

Bei den Aquiferen handelt es sich um Lockergesteinsschichten wie Kiese und Sande, in deren Hohlräumen Grundwasser fließt. Dieses kann genutzt werden, um thermische Energie zu speichern, die dann saisonal zum Heizen oder Kühlen von Gebäuden eingesetzt wird. Dazu wird im Sommer kaltes Grundwasser über einen Brunnen aus dem Aquifer gepumpt und zur Kühlung genutzt. Anschließend wird das erwärmte Grundwasser über einen weiteren Brunnen wieder in den Aquifer zurückgeführt. Beim Betrieb der Anlage im Wechselprinzip wird die Pumprichtung im Winter umgekehrt. Besonders effizient ist der Einsatz von Aquiferspeichern für Liegenschaften mit hohem, konstantem Energiebedarf über das gesamte Jahr, wie Bürogebäude, Flughäfen, Universitäten, Einkaufszentren und Krankenhäuser. Während beispielsweise in den Niederlanden bereits rund 2.800 ATES-Anlagen (Aquifer Thermal Energy Storage) wirtschaftlich betrieben werden, steht die Nutzung der Technologie in Deutschland noch am Anfang.

Leipziger Zoo, Klinikum St. Georg und Lindenau-Museum als potenzielle Pilotprojekte

Laut der jetzt im Rahmen des Strukturwandelprojektes „Innovationsregion Mitteldeutschland“ veröffentlichten Studie weisen rund 40 Prozent der Fläche im Mitteldeutschen Revier einen oder mehrere übereinanderliegende Grundwasserleiterkomplexe mit einer Mächtigkeit von mindestens fünf Metern auf. Dieses im bundesweiten Vergleich große geologische Potenzial des „Weißelsterbeckens“ und der angrenzenden Gebiete wurde erstmals in seiner Gesamtheit kartiert und in Form eines Aquiferatlas dargestellt. Darüber hinaus untersucht die Studie verschiedene Fragestellungen zur technischen Machbarkeit, zu den Kosten und der Genehmigungsfähigkeit der Technologie, möglichen Auswirkungen auf die Umwelt sowie der technischen Anbindung an lokale Wärme- und Kältenetze. Außerdem enthält die Studie eine Checkliste, mit deren Hilfe potenzielle Investoren, Kommunen und Genehmigungsbehörden Projekte der saisonalen geogenen Wärme- bzw. Kältespeicherung an geeigneten Standorten initiieren können.

Im Rahmen der Untersuchung wurden 26 mögliche Umsetzungsprojekte in der Region recherchiert, von denen 15 nach einer ersten Analyse über das Potenzial für ein Pilotprojekt verfügen. Als mögliches Schlüsselvorhaben wird dabei das Leipziger Klinikum St. Georg genannt, dessen Wärmeversorgung künftig zu einem multivalenten Energieverteilnetz umgebaut werden soll. Damit können zukünftig jährlich über 3.000 t CO2 eingespart werden. Weitere Beispiele sind unter anderem die saisonale Heizung und Kühlung der Themenwelten des Leipziger Zoos, die Klimatisierung des Lindenau-Museums in Altenburg und die Nutzung der Abwärme eines Supermarktes für die Wärmeversorgung eines Neubauquartiers sowie eines Kindergartens in Taucha.

Über das Strukturwandel-Projekt „Innovationsregion Mitteldeutschland“

Im Projekt „Innovationsregion Mitteldeutschland“ entwickelt die Europäische Metropolregion Mitteldeutschland mit den Landkreisen Altenburger Land, Anhalt-Bitterfeld, Burgenlandkreis, Leipzig, Mansfeld-Südharz, Nordsachsen und Saalekreis sowie den Städten Halle (Saale) und Leipzig neue Strategien und Projekte für den Strukturwandel in der Region. Das Vorhaben wird im Rahmen der Bund-Länder-Gemeinschaftsaufgabe „Verbesserung der Regionalen Wirtschaftsstruktur“ (GRW) durch den Bund, den Freistaat Sachsen, das Land Sachsen-Anhalt und den Freistaat Thüringen gefördert.

Weitere Infomationen

Langfassung der Aquistore-Studie (PDF)

Kurzfassung der Aquistore-Studie (PDF)

Atlas der nutzbaren Aquifere im Mitteldeutschen Revier (PDF)

Projektwebseite „Innovationsregion Mitteldeutschland“

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