Neuartiger Eiswärmespeicher läuft erfolgreich im Pilotbetrieb

Ein Verbundprojekt unter Leitung der Universität Kiel nutzt die Grundwasser-Vereisung als saisonalen Kältespeicher. Am 18. September informieren die Projektbeteiligten über die Anlage.

Ein Eiswärmespeicher verbindet die Vorzüge eines Eisspeichers mit denen einer Wärmepumpe, um energieeffizient Gebäude zu heizen oder zu kühlen. Bisher verfügbare Systeme setzen hierfür große Wassertanks im Boden ein. Mit dem Verbundprojekt GEWS („Entwicklung und Bau eines tiefenhorizontierten Geologischen Eis-Wärme-Speichersystems“) wird erstmalig die Nutzung von Grundwasserleitern als Eisspeicher erprobt.

Das GEWS-Konsortium wird vom Kompetenzzentrum Geo-Energie am Institut für Geowissenschaften (Prof. Dr. Andreas Dahmke, Dr. Götz Hornbruch) koordiniert und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis März 2024 mit insgesamt 2,2 Millionen Euro gefördert. Projektpartner sind das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ GmbH, die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie – Fraunhofer IEG sowie das Büro für zeitgemäße Energieanwendung BZE-Ökoplan. Die PEWO Energietechnik GmbH Elsterheide ist als beauftragtes Unternehmen für die technische Umsetzung der oberirdischen Anlage zuständig.

„Die von uns entwickelte Technologie ermöglicht über ein Raster von Erdwärmesonden das kontrollierte und räumlich begrenzte Vereisen von Grundwasser in mehreren Metern Tiefe, ohne dabei die oberflächennahen Bodenschichten einzufrieren“, erklärt Professor Andreas Dahmke vom Institut für Geowissenschaften der Universität Kiel. Erprobt wird die Technologie auf dem Testfeld „TestUM“ bei Wittstock in Brandenburg.

Effiziente Energiespeicherung durch Latentwärme

Das Prinzip des Eiswärmespeichers beruht darauf, dass beim Gefrieren und Schmelzen von Wasser große Energiemengen in Form von Latentwärme freigesetzt bzw. aufgenommen werden. Beim Gefrieren bildet das 0 Grad Celsius kalte Wasser Kristalle und wird zu 0 Grad Celsius kaltem Eis. Hierbei gibt es Wärme an die Umgebung ab. Dies entspricht derselben Wärmemenge, die man benötigt, wenn man Wasser von 0 Grad auf 80 Grad Celsius erhitzt. Dahmke: „In der kalten Jahreszeit können mit Hilfe oberirdischer Luft-Wasser-Wärmepumpen energetisch günstig größere Eisvolumina im Untergrund aufgebaut werden. Gleichzeitig werden bei dem Gefrierprozess große und nutzbare Wärmemengen freigesetzt. In Zeiten mit hohem Kühlbedarf steht dann durch den Schmelzprozess des Eises wiederum ein großes Kühlpotential zur Verfügung.“ Geologische Eiswärmespeicher könnten auf diese Weise ein Baustein für eine zukünftige klimaneutrale Wärme- und Kälteversorgung sein und zur Energiewende beitragen.

Gegenüber herkömmlichen Eiswärmespeicher-Systemen bieten sie den Vorteil, dass sie oberirdisch deutlich weniger Raum benötigen. Sie sind dadurch vor allem auch für urbane Räume geeignet und ermöglichen wesentlich größere Kühlkapazitäten auch im Gebäudebestand. „Wir machen Bohrungen und stellen eine Anlage mit Wärmepumpen auf, benötigen aber kein künstliches Wasserbecken, wie das in den konventionellen Anlagen der Fall ist, sondern nutzen den geologischen Untergrund. Hier am Testfeld in 10 bis 16 Metern Tiefe“, so Hornbruch. Der Pilotbetrieb auf dem Testfeld ist jetzt erfolgreich angelaufen.

Informationsveranstaltung am 18. September

Bei einer Begehung am Montag, 18. September 2023, 13:00-15:00 Uhr, kommen Vertreterinnen und Vertreter des Projektträgers Jülich, der Stadt Wittstock sowie der Genehmigungsbehörden gemeinsam mit Vertretern des Forschungskonsortiums zusammen, um sich auf dem Testfeld über die dort installierte Anlage und den Projektfortschritt zu informieren. Vertreterinnen und -vertreter der Medien sind herzlich zu der Veranstaltung eingeladen. Wir bitten um Anmeldung unter testum_info@ifg.uni-kiel.de.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Götz Hornbruch
Institut für Geowissenschaften, CAU
Tel.: 0431/ 880-2876
goetz.hornbruch@ifg.uni-kiel.de

Prof. Dr. Andreas Dahmke
Institut für Geowissenschaften, CAU
Tel.: 0431/ 880-2858
andreas.dahmke@ifg.uni-kiel.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/2019-eiswaermespeicher