Projektstruktur und Zielsetzungen der Arbeitspakete
Das Forschungsvorhaben ANGUS II verfolgt vier übergeordnete Ziele. Jedem dieser Projektziele ist in der Projektstruktur ein Arbeitspaket gewidment. Über alle Arbeitspakete hinweg werden die Querschnittsthemen Wärmespeicherung, Gasspeicherung und Energie-Infrastruktur betrachtet. Die Details der Projektstruktur und -inhalte werden im Folgenden beschrieben.
Abbildung: Grafische Darstellung der ANGUSII Projektstrukur mit Arbeitspaketen und Querschnittsthemen.
AP 1 | Parametrisierung und Prozessuntersuchungen
ZIELSETZUNG:
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
1.1 | Thermo-mechanisches Verhalten von durchlässigen und gering durchlässigen Böden (Sand, Schluff, Ton, Geschiebemergel) bei zyklischer Temperaturbelastung: Experimentelle Untersuchungen und Entwicklung von Materialmodellen
Bearbeitung: AG Wuttke
1.2 | Geochemische und mikrobiologische Veränderungen in teilgesättigten und gesättigten Sedimenten, insbesondere in Geringleitern, unter zeitlich variabler Temperaturbeeinflussung durch Wärmespeicherung
Bearbeitung: AG Dahmke
1.3 | Geochemische und mikrobiologische Auswirkungen von Temperaturveränderungen auf Grundwasserschadensfälle und Sanierungsoptionen sowie Partikeltransport
Bearbeitung: AG Dahmke, AG Richnow
1.4 | Bestimmung der Auswirkungen und Reaktivität von H₂ und anderer Speichergase auf Reservoir- und Deckgesteine und von H₂ -Leckagen auf oberflächennahe Aquifere
Bearbeitung: AG Dahmke, AG Richnow
1.5 | Technikumsversuche zur Quantifizierung der Auswirkungen von Hochtemperatur-Wärmespeichern im gesättigten und teilgesättigten Untergrund
Bearbeitung: AG Bauer, AG Rabbel, AG Wuttke
1.6 | Detektion, Charakterisierung und Monitoring von Störungszonen im Feldmaßstab
Bearbeitung: AG Sirocko, AG Rabbel, AG Dahmke
AP 2 | Modellentwicklung
ZIELSETZUNG:
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
2.1 | Entwicklung von Netzmodellen zur Simulation der Strom- und Energienetze beim Ausbau der erneuerbaren Energien
Bearbeitung: AG Hohmeyer
2.2 | Entwicklung von komponentenbasierten Kraftwerksmodellen zur integrierten Beschreibung des Betriebs von Druckluftspeicherkraftwerken und Anlagen der Wärmeversorgung mit geologischem Speicher in Energienetzen
Bearbeitung: AG Tuschy
2.3 | Entwicklung von Schnittstellen zwischen Netzmodell, geologischem Modell und Kraftwerks-Komponentenmodell zur integrierten Systembetrachtung von geologischen Speichern, Kraftwerken, Obertageanlagen und Stromnetzen
Bearbeitung: AG Hohmeyer, AG Tuschy, AG Bauer
2.4 | Modellentwicklung zur Simulation Temperatur-induzierter Auswirkungen und von großskaligen geo-technischen Wärmespeichern sowie von Auswirkungen von Porengasspeichern
Bearbeitung: AG Kolditz, AG Bauer
2.5 | Modellentwicklung zur hochauflösenden seismischen Detektion von kleinskaligen geologischen Strukturen sowie Störungen und zur Simulation von Leckage für Sole und Gas aus tiefen Speichern entlang dieser Strukturen
Bearbeitung: AG Bauer, AG Rabbel
AP 3 | Szenarienanalyse
ZIELSETZUNG:
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
3.1 | Szenarienanalyse der Netzausbaupfade mit EE-Anteilen bis 100% für Schleswig-Holstein, Deutschland und im europäischen Kontext; Einbindung geologischer Speicher in die Netzinfrastruktur und Ermittlung von zeitabhängigen hochfrequenten Lastprofilen
Bearbeitung: AG Hohmeyer, AG Tuschy, AG Bauer
3.2 | Bestimmung und Prognose des zeitlich und räumlich aufgelösten Wärmebedarfs in Schleswig-Holstein und Szenarienanalyse zur Bedarfsdeckung durch hohe Anteile erneuerbarer Energien
Bearbeitung: AG Duttmann
3.3 | Hydraulische, thermische, mechanische und geochemische Auswirkungen der Energiespeicherung durch Druckluft, Wasserstoff und Methan in tiefen porösen geologischen Speichern sowie deren Deckschichten und Bestimmung der räumlichen Dimensionen der Nutzung und der Auswirkungen
Bearbeitung: AG Bauer
3.4 | Ausbreitung von Gasleckagen und aufsteigender Sole aus tiefen Speichern entlang von Störungszonen bzw. hydraulischen Fenstern
Bearbeitung: AG Bauer
3.5 | Auswirkungsanalyse, Ermittlung des Raumbedarfs und Monitoring von oberflächennahen geothermischen Anlagen; Gefährdung des Grundwassers durch direkte Auswirkungen sowie durch Interaktion mit Kontaminationen, Bestimmung der räumlichen Dimensionen der Nutzung und der Auswirkungen im urbanen Raum
Bearbeitung: AG Bauer, AG Kolditz
AP 4 | Raumplanung des Untergrundes bei Nutzung als Energiespeicher und Systemintegration
ZIELSETZUNG:
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
4.1 | Analyse und Dimensionierung von Speicherkapazitäten für Gas- und Wärmespeicher auf Basis der durchgeführten Szenariensimulationen
Bearbeitung: AG Bauer
4.2 | Bestimmung eines Netz- und EE-Ausbaupfades bei starker Nutzung geologischer Speicher sowie Einbindung von Hochtemperatur-Wärmespeichern, Druckluftspeichern und Kleingeothermieanlagen mit jeweils spezifischen Speichernutzungskonzepten in die Energienetze; Ableiten von Nutzungsszenarien des Untergrunds
Bearbeitung: AG Hohmeyer, AG Tuschy, AG Bauer
4.3 | Entwicklung von Managementkonzepten zur Nutzung des oberflächennahen Untergrunds als Wärmespeicher anhand realistischer Nutzungsszenarien bei konkurrierenden Ansprüchen
Bearbeitung: AG Dahmke
4.4 | Entwicklung von Methoden zur Datenintegration und Datenvisualisierung als Basis für ein Informationssystem zur Raumplanung des Untergrundes
Bearbeitung: AG Duttmann, AG Kolditz
4.5 | Aktualisierung und Erweiterung der Leitfäden aus ANGUS+
Bearbeitung: alle AGs