ATES TU-Campus Berlin Option für Wärmespeicherung - Erste Ergebnisse von der geothermischen Forschungsbohrung Gt B Chb 1/2015

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1 gefördert durch ATES TU-Campus Berlin Option für Wärmespeicherung - Erste Ergebnisse von der geothermischen Forschungsbohrung Gt B Chb 1/2015 Ernst Huenges, Ali Saadat, Ben Norden

2 Überblick Option Hybrid cooling Lessons learnt vom Projekt deutsche Parlamentsbauten Hintergründe des Forschungsvorhabens Operativer Ablauf und eingesetzte Verfahren Ergebnisse IHRE FRAGEN 2

3 Absorption cooling using geothermal, solar heat and thermal underground storage in Muscat, Oman solar energy chiller heat underground chill storage underground heat storage geothermal energy

4 Thermische Aquiferspeicher (ATES) Anwendung als Wärme- und Kältespeicher sowie Kombination Speichermedium: Gestein/Sediment + Speicherfluid Speichertemperaturen: 5-90 C Speicherkapazität: 100MWh-100 GWh Nutzung als Langzeitspeicher (saisonal) Versorgung von Stadtquartieren, Gebäudekomplexen, Wohnsiedlungen (ca. 70 % der Fläche Deutschlands geeignet )

5 Optimierung der Einbindung der Aquiferspeicher in die Wärme- und Kälteversorgung der Parlamentsbauten im Berliner Spreebogen (2005 bis 2011) Kanzleramt Paul-Löbe-Haus Marie-Elisabeth-Lüders-Haus Reichstagsgebäude Jakob-Kaiser-Haus Aquiferspeicher Berliner Parlamentsbauten

6 Wärmespeicher 2 Bohrungen Tiefe: m Mächtigkeit: m Ladetemperatur: 70 C max. Fließrate 100 m³/h max. Ladeleistung 4500 kw Speicherkapazität MWh in Betrieb seit 2000 Kältespeicher 10 Bohrungen Tiefe: m Mächtigkeit: m Temperaturen: 5 C 28 C max. Fließrate 300 m³/h max. Ladeleistung 8000 kw Speicherkapazität MWh in Betrieb seit 2000 Aquiferspeicher Berliner Parlamentsbauten

7 Wärmespeicher Parlamentsbauten Rückgewinnungsfaktor seit 2003 = 0,5

8 Kältespeicher Parlamentsbauten COP: 7,8 19 6,6 3,6 6,3 6,3 Kältebedarf im Energieverbund: ca MWh

9 Energiesysteme für Stadtquartiere mit saisonaler Energiespeicherung in Aquiferen Projektziel: Energiebedarfsmodell eines Stadtquartiers mit kurzen Rechenzeiten des Modells Experimentelle Untersuchung eines Absorptionswärmewandlers (Kombinationsanlage: Absorptionswärmepumpe, -kälteanlage, - Wärmetransformator) Beispiel: Universitätscampus Berlin Entwicklung untergrund- und anwendungs- spezifischer Speicherkonfigurationen optimale Integration in Energieversorgungssysteme

10 Ziele der Forschungsbohrung Erschließung einer speicherfähigen Formation innerhalb von ca. 500 m u. GOK Bestimmung von Reservoireigenschaften Charakterisierung des Stofftransports unter variablen thermischen Bedingungen Erfassung von Permeabilitätsveränderungen Verhinderung von Speicherschädigung

11 W Tiefengeologisches Profil (2-fach überhöht) Spandau Tiergarten / Am Reichstag Wartenberg E 1 km TU Campus - Bohrplatz 2 km 3 km 4 km Quelle: Senatsverwaltung Berlin

12 Gelände TU Campus Exploration in der Stadt

13 Umfang Technische Durchführung Dauer des Vorhabens Nachweis der Voraussetzungen Berechtigung Erforderliche Vorsorge Schutz anderer Bodenschätze Schutz der Oberfläche Vorsorge zur Wiedernutzbarmachung Keine Gefährdung anderer Betriebe Schutz vor gemeinschädlichen Einwirkungen Nachweis, dass andere öffentliche Interessen dem Vorhaben nicht entgegenstehen Hauptbetriebsplan Aufsuchung

14 Erkundungsbohrung Gt BChb 1 / Speicherfähige Schichten im Jura ausgebildet??? 2. Speicherfähige Schichten in der Stuttgart Formation (Schilfsandstein) ausgebildet? 3. Charakterisierung der angetroffenen Aquifere

15 Wasserrechtliche Erlaubnis Gemäß 7 Wasserhaushaltsgesetz WHG Eingriffsregelung Gemäß 18 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSChG) Immissionsschutzrecht Bundes-Immissionsschutzgesetz (BimSChG) TA Lärm Nutzungsrecht der Gelände. Baurecht. Sonstige Genehmigungen

16 Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) 2015 bis Februar/März 2016

17 Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton

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19 Bohrlochmessungen 4-Arm Kaliber, orientiert Leitfähigkeit/Temperatur GR (natürliche Radioaktivität) DIL (Dual Induction Log) NN (Neutronenporosität) Sonic (akustische Messung)

20 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton Bohrlochmessungen Rohreinbau 11¾ mit optischer Faser Zementation Setzen Hilfsrohrtour (219 mm) in Verrohrung

21 Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton Verrohrung, Zementation und Setzen Hilfsrohrtour Rotarybohren mit Kernstrecken bis ET

22 Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton Verrohrung, Zementation und Setzen Hilfsrohrtour Rotarybohren mit Kernstrecken bis ET Geologische Begleitung Feldlabor: Cuttingaufbereitung Bohrkernerfassung Probenahme (Mikrobiologie) Kernlager Spandau: MSCL Core Logger DMT Core Scanner Kernbeschreibung 22

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24 Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton Verrohrung, Zementation und Setzen Hilfsrohrtour Rotarybohren mit Kernstrecken bis ET Überbohren der Bohrstrecke im Lufthebeverfahren (24 h Betrieb)

25 Teufe (m) Zeitl. Bohrablauf Gt BChb 1/ Bohrphase 1 Aufweiten Kernstrecken

26 ATES: Aquifer Wärmespeicherung TU Berlin Verrohrung (schwarz) Zementierung (grau) Faseroptische Sensorik (rot) Forschungsinfrastruktur: Effiziente und verlässliche Nutzung von Aquifere zur saisonalen Wärmespeicherung Sichere Integration von Aquiferspeichern in lokalen Energiesystemen, Entwicklung von Anlagentechnologien für Wärmetransformation Optimierung Wärmebereitstellung für Stadtquartiere Filterstrecke in EXTER (strukturgrau)

27 Danke für die Aufmerksamkeit