PRESSE
"Grünen Strom und erneuerbare Wärme unter Tage speichern" - ANGUS II-Portrait im Web-Portal des PtJ "Energiesystem-Forschung"
Im Web-Portal Energiesystem-Forschung des PtJ wird das Projekt ANGUS II mit seinen Forschungszielen und wichtigsten Ergebnissen vorgstellt:
https://www.energiesystem-forschung.de/forschen/projekte/angusII
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"Forschung an der CAU Kiel: So lässt sich Öko-Energie speichern" - ANGUS in den Kieler Nachrichten
Die Kieler Nachrichten berichten am 11.08.2021 über die Forschungsergebnisse aus dem Projekt ANGUSII.
Zum Artikel: "Forschung an der CAU Kiel: So lässt sich Öko-Energie speichern" von Steffen Müller
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Geologische Energiespeicher können Beitrag zu erfolgreicher Energiewende in Schleswig-Holstein leisten
Das neue Klimaschutzgesetz sieht bis 2030 eine Reduzierung der CO2-Emissionen um 65 Prozent vor. Bis 2045 soll Deutschland dann komplett klimaneutral sein. Um diese Ziele zu erreichen, müssen sehr schnell regenerative Energiequellen in erheblichem Ausmaß erschlossen werden, damit fossile Energiequellen in den Sektoren Strom, Verkehr und Wärme ersetzt werden können. Einen Beitrag zu dieser Energiewende leistet das Projekt ANGUS II (Auswirkungen der Nutzung des Geologischen Untergrundes als thermischer, elektrischer oder stofflicher Speicher). Unter Leitung von Professor Sebastian Bauer und Professor Andreas Dahmke vom Institut für Geowissenschaften an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat das Verbundprojekt die Potenziale untertägiger Energiespeichertechnologien im Modellgebiet Schleswig-Holstein ausgelotet. Die Erkenntnisse und entwickelten Methoden stellten die Projektverantwortlichen, -träger und -beteiligten heute (Donnerstag, 17. Juni) der Fachöffentlichkeit im Rahmen des digitalen Symposiums „Energiespeicher im geologischen Untergrund“ vor. Im Zentrum des Forschungsprojektes standen die Integration saisonaler geologischer Wärme- und Gasspeicher in bestehende und zukünftige Energienetze sowie deren potenzielle Umweltauswirkungen.
Begrüßt wurden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer unter anderem von Johannes Grützner, Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt, Natur und Digitalisierung des Landes Schleswig-Holstein: „Wir stehen insbesondere bei der Wärmewende noch vor sehr großen Herausforderungen. In Ballungsgebieten können saisonale (Untergrund-) Wärmespeicher gemeinsam mit Wärmenetzen verschiedene Erneuerbare Energien und Abwärme langfristig und stabil nutzbar machen. Das ANGUS-Projekt hat in hervorragender Weise wesentliche Grundlagen entwickelt und wichtige Fragestellungen für solche Lösungen bearbeitet. Nun kommt es darauf an, die Ergebnisse in die Praxis umzusetzen.“
Den Impulsvortrag hielt Professor Georg Teutsch vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig. Teutsch: „Der Klimawandel und seine Folgen sind globale Phänomene mit weltweiten Auswirkungen, die jedoch vor allem auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene bewältigt werden müssen. Dabei sind wir alle gefordert, Klimaschutz aktiv voranzutreiben, indem Expertise gebündelt wird, Mitigationsstrategien und Anpassungsmaßnahmen gemeinschaftlich entwickelt und in der Praxis umgesetzt werden. Zukünftig werden Dürreperioden und Extremereignisse zunehmen und das ‚neue Normal‘ werden. Die Nutzung von thermischen Speichern im Untergrund ist hier eine wertvolle Maßnahme, die Auswirkungen des Klimawandels für intelligente Anpassungsmaßnahmen zu verwenden“. Als eine Lösungsstrategie beschreibt Teutsch dabei quantitative System-Managementmodelle, die den saisonalen Wasser- und Wärmehaushalt des natürlichen Systems für eine Region insgesamt detailliert und prognosefähig abbilden, eine Technik die auch als „Digitaler Zwilling“ bekannt ist.
Nutzungspotenziale des geologischen Untergrundes
„Wir sind am Beispiel von Schleswig-Holstein der Frage nachgegangen, ob und wie der geologische Untergrund für die Energiespeicherung genutzt werden kann“, erklärt Andreas Dahmke. Dafür war zunächst die Beschreibung des in der Beispielregion Schleswig-Holstein zur Verfügung stehenden Geosystems notwendig. Auf dieser Basis konnten von den ANGUS II-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gekoppelte Modelle erstellt und validiert werden, die zukünftige Energiesysteme mit Berücksichtigung von erneuerbaren Erzeugungskapazitäten wie z.B. Windparks oder Solaranlagen, energietechnische Anlagen wie etwa Kraftwerke oder Wärmepumpen sowie die untertägigen geologischen Speicher und deren Speicherpotenziale quantitativ abbilden. „Mit so einem integrierten Ansatz lassen sich plausible Szenarien zur Transformation unseres Energiesystems in den kommenden Jahrzehnten entwickeln“, ergänzt Sebastian Bauer.
Geotechnische Energiespeicher bieten sowohl große Speicherkapazitäten als auch die Möglichkeit, Energie über Monate oder sogar Jahre zu speichern. Sebastian Bauer erläutert weiter: „Mit der im Projekt neu entwickelten Kopplung von Energiesystemmodell, Anlagenmodell und Geospeichermodell kann systematisch die Integration der Geospeicher in die Energienetze detailliert untersucht und die im zukünftigen Energiesystem erforderlichen Leistungen und Kapazitäten konsistent bestimmt werden. Damit ist ein flexibles Planungsinstrument für die Auslegung und Dimensionierung von geologischen Energiespeichern geschaffen worden.
Umweltverträglichkeit geologischer Speichersysteme
Ein Untersuchungsschwerpunkt im ANGUS II-Vorhaben war zudem die Untersuchung der Umweltauswirkungen von untertägigen saisonalen Wärmespeichern, die zwischenzeitlich in anderen Forschungsvorhaben noch weiter vertieft werden konnte. „Es treten bei unterirdischen Wärmespeichern thermisch induzierte, hydrochemische Veränderungen sowie Veränderungen der Funktionalität des Aquiferbioms, also der mikrobiologischen Lebensgemeinschaften im Untergrund, auf. Diese lassen sich jedoch gut in ihrer räumlichen und zeitlichen Dynamik prognostizieren. Mithilfe unserer Ergebnisse stehen nun Ansätze bereit, um bei geplanten Vorhaben für geologische Wärmespeicher im Vorwege mögliche Umweltauswirkungen einzugrenzen“, erläutert Andreas Dahmke.
Einen Teil der erarbeiteten Prognosemethoden konnten die Forschenden auf dem eigenen experimentellen Testfeld der CAU verifizieren. Die Ergebnisse der Projektarbeiten zeigten demnach auch, dass untertägige saisonale Wärmespeicher für viele Betriebsszenarien und Wärmebedarfsdichten nur einen relativ geringen Anteil des untertägigen Raums thermisch stark verändern würden. Bauer: „Geologische Energiespeicher für Gas und Wärme können in allen betrachteten Ausbauszenarien unseres zukünftigen Energiesystems einen Beitrag zur Stabilisierung der Energieversorgung leisten und so den notwendigen Übergang zu 100 Prozent erneuerbaren Energien unterstützen.“
Sehr hohe Speicherpotenziale im schleswig-holsteinischen Untergrund
Für Schleswig-Holstein wurden anhand der im ANGUS II Projekt entwickelten Methodik große geologische Speicherkapazitäten für tiefe Porengasspeicher für Wasserstoff, synthetisches Methan beziehungsweise Druckluft erfasst. „Aufgrund der sehr großen geeigneten untertägigen Räume werden wir auch bei hohen Speicherbedarfen nur einen sehr geringen Anteil für geologische Energiespeicher benötigen“, so Projektleiter Andreas Dahmke. Damit stünden für Energiespeicher im Untergrund ausreichend Speichertechnologien, große potenzielle Kapazitäten und eine große Spannbreite an erreichbaren Speicherraten zur Verfügung.
Auch für Wärmespeicher, die näher an der Erdoberfläche liegen, gäbe es große Potenziale, sagt Bauer: „Mittels der in ANGUS II entwickelten numerischen Methoden lassen sich saisonale untertägige Wärmespeicher systematisch in komplexe zukünftige Wärmeversorgungskonzepte von Städten integrieren und im Hinblick auf ihre Effektivität, Effizienz und dem damit verbundenen untertägigen Raumbedarf und die Wärmeverteilung bewerten.“ Da hierbei der Wärmebedarf eine große Rolle spielt, wurden zur Abschätzung des gebäudespezifischen Wärmebedarfs in Schleswig-Holstein neue GIS-Methoden entwickelt, anhand von Messdaten überprüft und angewendet. Diese werden nun beispielsweise in Kooperation mit der Landeshauptstadt Kiel und dem MIT in Cambridge, USA, genutzt, um effiziente Ansätze für eine energetische Gebäudesanierung zu ermitteln.
Die im ANGUS-Projekt entwickelten Methoden und Ansätze werden bereits bei der Planung und dem anschließenden Bau von Demonstrationsvorhaben zu großtechnischen geologischen Wärmespeichern in Hamburg im Rahmen der Reallaborvorhaben IW3 und Tiefstack bzw. im Rahmen der Entwicklung eines neuen Energiekonzepts der CAU eingesetzt.
Zur Pressemitteilung der CAU: https://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/137-angus-ii
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Erschütterung im Dienst der Wissenschaft - ANGUS in den Kieler Nachrichten
Die Kieler Nachrichten berichteten am 12.April 2019 über die reflexionsseismischen Messungen, welche im Rahmen des ANGUS-Projektes von der Abteilung Geophysik, Institut für Geowissenschaften der Christian-Albrechts-Universität Kiel, am Strand von Surendorf durchgeführt wurden.
Zum Artikel: "Erschütterung im Dienst der Wissenschaft" von Kerstin v. Schmidt-Phiseldeck
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Unterirdische Energiespeicher - Einsatzmöglichkeiten bei der Energiewende
Die Katholische Akademie in Bayern berichtete auf ihrer Website über das Referat "Unterirdische Energiespeicher - Einsatzmöglichkeiten bei der Energiewende" von Prof. Dr. Sebastian Bauer in der Reihe "Wissenschaft für jeddermann" am 20. Februar 2019 im Deutschen Museum vor rund 250 Zuhörern.
Zum Artikel: "Unterirdische Energiespeicher"
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Die Sonne im Untergrund: ANGUS in der SZ
Die Süddeutsche Zeitung berichtet am 01.02.2018 über ANGUS Forschung und Stimmen vom ANGUS Smposium 2017 zur Rolle saisonaler Wärmespeicher in der Energiewende.
Zum Artikel: "Die Sonne im Untergrund" von Christopher Schrader
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Prof. Bauer und Prof. Dahmke im Interview zur saisonalen Wärmespeicherung
Springer Professional veröffentlicht in der online-Sparte Energie + Umwelt ein Interview mit Prof. Sebastian Bauer und Prof. Andreas Dahmke. Die Koordinatoren des ANGUS Forschungsvorhabens äußern sich hier zur Rolle des Wäremesektors in der Energiewende: "Großskalige saisonale Wärmespeicher werden benötigt"
>> Zum Interview bei SpringerProfessional
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Saisonale unterirdische Wärmespeicher können Kohlekraftwerke bei der Wärmeversorgung ersetzen: ANGUS Symposium „Energiespeicherung im geologischen Untergrund“
Der aus Klimaschutzgründen dringend notwendige Umbau des Energieversorgungssystems hin zu erneuerbaren Energiequellen bringt nicht nur die Herausforderung eines stark fluktuierenden Energieangebotes mit sich. Sehr bedeutend ist auch die Frage, wie die erforderlichen Energiemengen für den Wärme- und Mobilitätssektor, die derzeit ungefähr die dreifache Energiemenge des Stromsektors benötigen, ohne massive Umweltauswirkungen nachhaltig dargestellt werden können. Aktuell zeigt sich die Relevanz dieser Frage bei den Diskussionen über den Kohleausstieg. Was die Stromerzeugung betrifft, wäre er möglich, seine Konsequenzen für die Wärmeversorgung werden jedoch kaum wahrgenommen.
Die Energiewende sieht vor, dass die Energieversorgung in Deutschland bis 2050 zu 60 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt wird. Insbesondere für die Wärmeversorgung müssten daher zusätzliche erneuerbare Quellen sowie industrielle Ab- oder Prozesswärme oder Wärme aus der Gebäudeklimatisierung erschlossen werden, um fossile Energien und somit Kohlekraftwerke ersetzen zu können. Am Dienstag, den 28. November, trafen sich rund 100 Expertinnen und Experten in Kiel, um sich über den Status quo und über zukünftige Bedarfe an unterirdischen Energie- und Wärmespeichern auszutauschen. Anlass ist die Fortführung des Projekts ANGUS (Auswirkungen der Nutzung des geologischen Untergrundes als thermischer, elektrischer oder stofflicher Speicher), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) bis Ende 2020 mit 6,6 Millionen Euro gefördert wird. Das Projekt wird durch das Institut für Geowissenschaften der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) koordiniert. Die Verbundpartner kommen von der Hochschule Flensburg, von der Europa-Universität Flensburg, von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig.
Dr. Robert Habeck: „Wir haben als Gesellschaft die Aufgabe, den Klimaschutz umzusetzen. Die Zeit galoppiert uns davon. Deshalb müssen wir vorangehen: Wir müssen nicht nur die Erneuerbaren Energien und Stromnetze ausbauen, sondern die nächsten Phasen beginnen. Die Energiewende ist nämlich keine reine Stromwende, sondern wir müssen sie mit Wärme, Verkehr und Industrie verzahnen. Dazu müssen wir auch den Blick auf unterirdische Speichermöglichkeiten richten, denn die Nutzung an der Oberfläche stößt auch an Grenzen. Landwirtschaft, Infrastruktur, Gewerbegebiete, Energiewende und vieles mehr – die Konflikte strapazieren die Kompromissfähigkeit des Landes. Deshalb gilt es, die Potenziale, die der Untergrund für Energiewende und Klimaschutz bietet, umweltverträglich zu nutzen.“
Foto/Copyright: Raissa Maas, CAU
Kiels Universitätspräsident Professor Lutz Kipp betonte bei der Eröffnung des Symposiums, dass die Hochschulen und Forschungsinstitutionen gerade bei der globalen Schicksalsfrage des Klimawandels gefordert seien, noch stärker als bisher ihre Aufgabe in einer aufgeklärten Gesellschaft auszufüllen: „An der Kieler Universität stellen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Disziplinen dieser Herausforderung in der Grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung ebenso wie in der Ausbildung von Fachkräften. Wenn Entschädigungszahlungen für abgeschaltete Windmühlen von zum Teil 300 Millionen Euro jährlich weit höher sind als der Etat aller schleswig-holsteinischen Hochschulen zusammen, dann besteht dringender systemischer Optimierungsbedarf, den wir als Universität gerne mitgestalten.“
Ein inhaltlicher Schwerpunkt des Symposiums waren Wärmeversorgungskonzepte für Städte. Professor Andreas Dahmke von der CAU stellte fest: „Die regenerative Wärme- und Kälteversorgung von Städten ist auch international einer der bedeutendsten Hebel für die Energiewende und einer der Schlüssel für den Kohleausstieg. Die Nutzung saisonaler unterirdischer Wärmespeicher eröffnet dabei die Möglichkeit, Wärmekraftwerke basierend auf fossilen Brennstoffen sogar schon mittelfristig teilweise ersetzen zu können“. Professor Sebastian Bauer, ebenfalls CAU, ergänzte: „Es existieren in Städten gerade in den Sommermonaten eine Reihe potenzieller Wärmequellen, deren Einbindung in die städtische Wärmeversorgung möglich wird, wenn saisonale Wärmespeicher verfügbar sind. Heute sind wir soweit, dass wir bei relativ geringer Raumbeanspruchung von weniger als 10 Prozent der oberen 200 Meter des geologischen Untergrunds Wärme- und Kältespeicher mit den entsprechend großen Kapazitäten errichten und deren Umweltauswirkungen, wenn auch mit gewissen Unsicherheiten behaftet, prognostizieren können.“
Grundvoraussetzung dafür sei jedoch ein großräumiges und nachhaltiges Wärmemanagement des Untergrundes, ist sich Bauer sicher. Wie die Projektarbeiten zeigten, könnten unterirdische Energiespeicher sehr große Speicherkapazitäten und ein breites Spektrum an Be- und Entladeraten bieten. Damit könnten diese Speicher auf unterschiedliche Arten in die Energiesysteme integriert werden und dort sowohl lang- als auch kurzfristige Speicherdienste erbringen. Professor Olav Hohmeyer (Universität Flensburg) erklärte dazu: „Unterirdische Energie- und Wärmespeicher stellen bei der Energiesystemtransformation wesentliche Bausteine für eine 100-prozentige regenerative Energieversorgung dar. Sie können auch bei der Kopplung des Wärme- und Stromsektors einen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energiequellen leisten.“
Foto/Copyright: Raissa Maas, CAU
Entsprechende erste Beispiele und Konzepte für die Einbindung saisonaler Wärmespeicher wurden während des Symposiums von Kai Radmann (CONSULAQUA Hamburg) für Hamburg, von Gregor Bussmann (Bochum) für Nordrhein-Westfalen und von Bas Godschalk (Arnheim) für die Niederlande präsentiert, wo diese bereits im größeren Maßstab eingesetzt werden. Dr. Joachim Wege (HFK) unterstrich in der anschließenden Diskussionsrunde, dass nach seiner Meinung saisonale Wärmespeicher wie Dämmmaßnahmen betrachtet werden müssten, die Wohnungswirtschaft jedoch verbindliche gesetzliche Rahmenbedingungen bräuchte, um hier aktiv werden zu können.
„Der Einsatz unterirdischer Energiespeicher setzt einen nachhaltigen, geplanten und ressourcenschonenden Umgang mit dem geologischen Untergrund und damit die entsprechenden Planungsinstrumente voraus, um ungewollte Auswirkungen und Nutzungskonkurrenzen auszuschließen“, so Professor Sebastian Bauer. Christiane Lohse und Bernd Kirschbaumer (beide Umweltbundesamt) betonten hierzu, dass bei einer verstärkten geothermischen Nutzung des urbanen Untergrundes zum Klimaschutz in der Stadt der Nachhaltigkeitsgedanke sowohl gegenüber dem Klima als auch den untertägigen Grundwasserressourcen gewahrt werden müsse.
„Da die Errichtung von urbanen Wärmespeichern kurzfristig möglich und aufgrund des Klimawandels auch gefordert ist, müssen die vorhandenen Kenntnisse und entwickelten Konzepte auch in die Anwendung gebracht werden“, fasste Professor Andreas Dahmke die Diskussion zusammen. „Hierzu wird an der Universität Kiel derzeit das Geo-Energie Kompetenzzentrum gegründet, das als Ansprechpartner dafür dienen soll.“
Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel - Presse, Kommunikation und Marketing
Pressespiegel zum ANGUS Symposium:
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Auszeichnung der EGU: OSPP Award für Adrian Metzgen (CAU)
Auf der diesjährigen Tagung der European Geosciences Union (EGU) erhielt Adrian Metzgen (CAU) die Outstanding Student Poster and PICO (OSPP) Auszeichnung der EGU Division Energy, Resources and the Environment: https://www.egu.eu/awards-medals/ospp-award/2017/adrian-metzgen/
Auf dem ausgezeichneten Poster stellen Adrian Metzgen und seine Mitverfasser (Márton Berta, Frank Dethlefsen, Markus Ebert und Andreas Dahmke) im Rahmen des Forschungsvorhabens ANGUS erarbeite Ergebnise seiner B.Sc. Thesis zu Auswirkungen von Gasleckagen aus unterirdischen Speichern auf oberflächennahe Aquifere vor: zum Poster "Impact of pH on hydrogen oxidizing redox processes in aquifers due to gas intrusions"
Foto/Copyright: Adrian Metzgen
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Auszeichnung des Bundesverbandes Geothermie: Klas Lüders (CAU) als bester Nachwuchswissenschaftler
Auf dem Geothermiekongress 2017 erhielt Klas Lüders aus der AG Angewandte Geologie - Aquatische Geochemie und Hydrogeologie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel unter der Leitung von Prof. Andreas Dahmke den Preis des Bundesverbandes Geothermie als bester Nachwuchswissenschaftler. Ausschlaggebend für die Auszeichnung waren "seine zukunftsweisenden Leistungen im Bereich der Erforschung und Bewertung von hydrogeochemischen Prozessen in unterirdischen Wärmespeichern" (http://www.geothermie.de/news-anzeigen/2017/09/14/dgk-2017-geothermiekongress-mit-uber-700-besuchern-ausverkauft.html).
In seiner durch den Bundesverband Geothermie ausgezeichneten Arbeit im Rahmen des ANGUS Forschungsvorhabens untersuchte Klas Lüders insbesondere die temperaturabhängige Gasphasenbildung in der Umgebung unterirdischer Wärmespeicher im Hinblick auf deren Auswirkungen auf die hydraulische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität des Grundwassers und entwickelte Schnelltestmethoden zur Unteruchung standortspezifischer Veränderungen der hydrogeochemischen Grundwasserzusammensetzung als Funktion der Temperatur.
Der Präsident des Bundesverbandes Geothermie Dr. Erwin Knapek gratuliert Klas Lüders (CAU) zur Auszeichnung als bester Nachwuchswissenschaftler.
(Bildquelle: Bundesverband Geothermie / StefanWeberPhotoAr)
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ANGUS II bei stadt+werk
Die Zeitschrift stadt+werk berichtet über das ANGUS II Forschungsvorhaben im Artikel "Energiespeicher in der Unterwelt" (Ausgabe 7/8 2017).
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Pressemitteilung zum ANGUS II Projektstart
Am 11. April 2017 veröffentlichte die CAU eine Pressemitteilung über das Verbundvorhaben ANGUS II anlässlich des Projektstarts im Januar 2017:
http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2017-073-energiespeicher
