Die unterirdische Speicherung von Wärmeenergie

Die Fähigkeit, Energie auf wirtschaftliche Weise zu speichern, kann durch die Nutzung unterirdischer Energiespeichersysteme erlangt werden, die über effiziente, saubere und separate Speichereinheiten verfügen. Zu den Alternativen zählen Kraftwerke, die nicht nur eine große Fläche in Anspruch nehmen, sondern außerdem eine enorme Umweltverschnutzung verursachen.

Im Rahmen des TESSAS-Projekts, was soviel bedeutet wie Speicherung von Wärmeenergie hoher Temperaturen in gesättigten Sandschichten mithilfe vertikaler Wärmetauscher, wurde die Nutzung unterirdischer Bohrlochspeicher untersucht. Diese umfassen die Anbringung vertikaler Wärmetauscher unterhalb der Erdoberfläche, wodurch die Übertragung von Wärmeenergie hin zum bzw. weg vom Erdboden gewährleistet wird.

Zu den Faktoren, die in einem solchen System berücksichtigt werden müssen, zählen die thermischen Eigenschaften des Bodens wie Bohrlochwiderstand und Wärmeleitfähigkeit. Diese Merkmale werden sehr stark von der Zusammensetzung des Erdbodens beeinflusst, wobei Faktoren wie Homogenität, Sand-, Schlamm- oder Lehmgehalt, Wassersättigung und Grundwasserspiegel eine wichtige Rolle spielen. In der Vergangenheit wurden Laborexperimente zur Bestimmung der thermischen Eigenschaften angewandt. Dies führte zu einem empfohlenen Wert innerhalb eines breiten Spektrums möglicher Werte. Dadurch ergab sich ein größerer Spielraum für Fehler.

Zur Verbesserung der Schätzungen wurden im Rahmen von TESSAS lokale Messungen durchgeführt, bei denen die eigentliche Situation und alle einfließenden Parameter überwacht werden. Durch die Erfassung von Temperaturen und Strömungen bei der Lieferung von Wärme an einen vertikalen Wärmetauscher wurden die Merkmale einer homogenen wassergesättigten Schicht gemessen. Dieses Testverfahren, das auch unter der Bezeichnung Thermal Response Test bekannt ist, wurde darüber hinaus zur Sammlung von Informationen zu drei verschiedenen Materialarten zur Auffüllung der Bohrlöcher genutzt. Die Bohrlochauffüllung mit dem ausgebohrten Sand lieferte bessere Ergebnisse als Füllungen mit einer sortierten Sandmischung.

Solche Ergebnisse sind für die Schaffung einer optimalen Bohrlochgestaltung von besonderer Bedeutung. Weiterhin können auch Systeme mit Erdreichwärmepumpen, die vertikale Wärmetauscher nutzen, von diesen Ergebnissen profitieren.

Interessierte Gruppen, die eine lokale Bewertung eines unterirdischen Systems hinsichtlich seiner thermischen Eigenschaften wünschen, sind aufgefordert, sich an der Forschung auf diesem Gebiet zu beteiligen. Durch die kontinuierliche Forschung in diesem Bereich sollte sich die Speicherung unterhalb der Erdoberfläche zu einem der besten Verfahren zur sauberen und effizienten Energiespeicherung entwickeln.