Geohydromodellierung

ANGUS II

Auswirkungen der Nutzung des geologischen Untergrundes als thermischer, elektrischer oder stofflicher Speicher – Integration unterirdischer Speichertechnologien in die Energiesystemtransformation am Beispiel des Modellgebietes Schleswig-Holstein

Energiespeicher werden in einer zukünftigen, stark auf erneuerbare Energien (EE) ausgerichteten Energie­versorgung zum Ausgleich von Erzeugerfluktuationen und saisonalen Schwankungen unver­zichtbar sein. Geotechnische Energiespeicher bieten sowohl große Speicher­kapazitäten als auch Speicher­zeiten von Stunden bis hin zu Monaten bzw. Jahren. Das Forschungsvorhaben ANGUS II setzt mit der Untersuchung von Optionen der unterirdischer Speicherung von Wasserstoff, synthetischem Methan, Druckluft und Wärme / Kälte die im Projekt ANGUS+ durchgeführten Arbeiten fort. In ANGUS II soll nun das unter­irdische Geosystem um die noch nicht betrachteten hydraulisch dichten Schichten sowie die damit verknüpften Prozesse ergänzt werden. Zur Integration geotch­nischer Energie­speicher in die Energieversorgungsnetze bei unter­schied­lichen Ausbaupfaden der Energienetze und EE-Erzeugung sowie zur Bestimmung von wirt­schaft­lichen Betriebs­szenarien wird durch Kopplung bestehender Modelle zur Simulation der Energie­netze, Energie­einzel­anlagen und der geo­technischen Speicher ein Modell­instrumentarium entwickelt und beispielhaft anhand realistischer Szenarien angewendet. Für die so dimensionierten geotechnischen Speicher werden die im Untergrund induzierten Aus­wirk­ungen zeitlich und räumlich aufgelöst durch prozessbasierte Simulationsmodelle bestimmt und mögliche Auswirkungen auf Schutzgüter und die Interaktion mit anderen geo­technischen Speichern bzw. untertägigen Nutzungen betrachtet. Anhand von Feldmessungen natürlicher Hintergrundprozesse sowie meso­skaliger Technikumsversuche soll das entwickelte Instrumentarium validiert werden. Die Ergebnisse werden zur Weiterentwicklung einer Methodik der unter­irdischen Raum­planung verwendet.

Das Forschungsvorhaben ANGUS II verfolgt vier übergeordnete Ziele:

1 | Beschreibung des in der Beispielregion Schleswig-Holstein potenziell als Energiespeicher zur Verfügung stehenden Geo­­systems: Erweiterung der Prozess- und Parametercharakterisierung für hydraulisch gering durch­lässige Schichten, Barrierehorizonte und die wasserungesättigte Zone

2 | Weiterentwicklung und Validierung bestehender Modelle zur Simulation geo­tech­nischer Energiespeicher und deren Auswirkungen, sowie Kopplung dieser Modelle mit Modellen zur Simulation der Energieversorgung und von Einzelenergieanlagen

3 | Definition und Analyse von Szenarien

a) zur Integration von geotechnischen Energie­speichern in die Energieversorgungsnetze und von wirtschaftlich sinnvollen Betriebs­szenarien

b) zur zeitlich und räumlich aufgelösten Raumbeanspruchung dieser Speicher, insbesondere im stark genutzten urbanen Untergrund

c) zu möglichen Aus­wirkungen auf Schutzgüter, sowie zur Interaktion mit anderen Speichern oder anderen Nutzungen des Unter­­grundes

4 | Bereitstellung und Erprobung des Modellinstrumentariums zur Integration geo­technischer Speicher in die Energiesysteme, Bestimmung von wirtschaftlichen Betriebsszenarios für geotechnische Energiespeicher und Weiterentwicklung der in ANGUS+ erarbeiteten Methoden und Planungsinstrumentarien für eine großskalige Raumplanung des Untergrundes

Verbundpartner:

  • Christian Albrechts Universität zu Kiel (CAU) - Koordination und Teilprojekt "Geologische Modellierung und Parametrisierung"
  • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig (UFZ) - Teilprojekt "Geochemische und thermische Prozesse"
  • Hochschule Flensburg (HSF) - Teilprojekt "Simulation energietechnischer Einzelanlagen"
  • Europa-Universität Flensburg (EUF) - Teilprojekt "Energienetzmodellierung und zukünftige Energiepfade"
  • Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) - Teilprojekt "Bewertung von Störungszonen"

 

Projektlaufzeit:

01/2017 – 12/2020

Förderung:

Im Rahmen der Forschungsinitiative Energiespeicher der Bundesregierung wird das Projekt ANGUS II durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Projektwebsite:

http://www.angus2.de

 

Zwei Studenten und eine Tasse Kaffee