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
Überblick Option Hybrid cooling Lessons learnt vom Projekt deutsche Parlamentsbauten Hintergründe des Forschungsvorhabens Operativer Ablauf und eingesetzte Verfahren Ergebnisse IHRE FRAGEN 2
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
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 )
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
Wärmespeicher 2 Bohrungen Tiefe: 285 315 m Mächtigkeit: 25-30 m Ladetemperatur: 70 C max. Fließrate 100 m³/h max. Ladeleistung 4500 kw Speicherkapazität 2.600 MWh in Betrieb seit 2000 Kältespeicher 10 Bohrungen Tiefe: 30 60 m Mächtigkeit: 25-35 m Temperaturen: 5 C 28 C max. Fließrate 300 m³/h max. Ladeleistung 8000 kw Speicherkapazität 4.000 MWh in Betrieb seit 2000 Aquiferspeicher Berliner Parlamentsbauten
Wärmespeicher Parlamentsbauten Rückgewinnungsfaktor seit 2003 = 0,5
Kältespeicher Parlamentsbauten COP: 7,8 19 6,6 3,6 6,3 6,3 Kältebedarf im Energieverbund: ca. 10.000 MWh
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
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
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
Gelände TU Campus Exploration in der Stadt
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
Erkundungsbohrung Gt BChb 1 / 2015 1. Speicherfähige Schichten im Jura ausgebildet??? 2. Speicherfähige Schichten in der Stuttgart Formation (Schilfsandstein) ausgebildet? 3. Charakterisierung der angetroffenen Aquifere
Wasserrechtliche Erlaubnis Gemäß 7 Wasserhaushaltsgesetz WHG Eingriffsregelung Gemäß 18 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSChG) Immissionsschutzrecht Bundes-Immissionsschutzgesetz (BimSChG) TA Lärm Nutzungsrecht der Gelände. Baurecht. Sonstige Genehmigungen
Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) 2015 bis Februar/März 2016
Operativer Ablauf der Forschungsbohrung Gt BChb 1/2015 Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton
Bohrlochmessungen 4-Arm Kaliber, orientiert Leitfähigkeit/Temperatur GR (natürliche Radioaktivität) DIL (Dual Induction Log) NN (Neutronenporosität) Sonic (akustische Messung)
Vorbereitung Bohrplatz (Asphaltarbeiten und Setzen Hilfsstandrohrtour) Lufthebeverfahren (Linksspülverfahren) bis Basis Rupelton Bohrlochmessungen Rohreinbau 11¾ mit optischer Faser Zementation Setzen Hilfsrohrtour (219 mm) in Verrohrung
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
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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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)
Teufe (m) Zeitl. Bohrablauf Gt BChb 1/2015 0 100 Bohrphase 1 Aufweiten 200 300 400 500 Kernstrecken 600 20.02.2016 11.03.2016 31.03.2016 20.04.2016 10.05.2016 30.05.2016 19.06.2016 09.07.2016
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)
Danke für die Aufmerksamkeit