Energiespeicher neu denken – im wahrsten Sinne des Wortes
Die Transformation zum erneuerbaren Energiesystem ist alternativlos, scheitert jedoch oft an der Volatilität erneuerbarer Energiequellen. Besonders im thermischen Bereich – der einen erheblichen Anteil des Endenergiebedarfs ausmacht – entscheidet sich, ob die Energiewende systemstabil umgesetzt werden kann. Wärme ist saisonal geprägt: Überschüsse im Sommer stehen einem hohen Bedarf im Winter gegenüber.
Um diese Lücke zu schließen, sind effiziente Langzeitspeicher zwingend erforderlich. Im inneralpinen Raum stoßen klassische Konzepte wie Erdbecken- (PTES) oder Tankspeicher (TTES) jedoch an ökonomische Grenzen: Das geringe Flächenangebot und die damit verbundenen hohen Grundstückspreise machen den Einsatz solch großflächiger Lösungen oft unwirtschaftlich.
Genau hier setzt das Forschungsprojekt SPuRM (Storage Potential of Underground Rock Mass) an, indem es die Entwicklung und Optimierung unterirdischer Großwärmespeicher in künstlich hergestellten Kavernen im Festgestein vorantreibt. Ziel ist es, wirtschaftlich und ökologisch umsetzbare Bauweisen zu entwickeln, geeignete Komponenten zu identifizieren und ganzheitliche Systemkonzepte zu erarbeiten, die eine langfristige Integration in bestehende und zukünftige Energiesysteme ermöglichen, ohne Flächenverbrauch unter Gewährleistung der Sicherheit derartig kritischer Infrastruktur. Basierend auf den interdisziplinären Vorstudien und Simulationen zielt das Projekt darauf ab, die gewonnenen Erkenntnisse auf einen konkreten Anwendungsfall mit einem Speichervolumen von rund 150.000 m³ und einer Speicherkapazität von 8 GWh zu übertragen. AEE INTEC übernimmt im Forschungsprojekt SPuRM die Analyse unterschiedlicher Speichergeometrien sowie die hydraulische Integration ins Fernwärmenetz.
Mithilfe eines selbstentwickelten dynamischen Modells des Kavernenspeichers können die Auswirkungen auf Gestein und Grundwasser über die geplante Lebensdauer von 100 Jahren vorausschauend im Detail evaluiert werden (siehe Abb.). Daraus können unter anderem Schutzmaßnahmen abgeleitet werden, welche das Grundwasser vor unzulässiger Erwärmung schützen sollen.
Des Weiteren wird im Modell die thermische Wechselwirkung zwischen dem Speichermedium Wasser und dem umliegenden Gestein im Detail abgebildet. Damit kann der Einfluss unterschiedlicher geometrischer Speicherformen auf die zusätzliche Nutzbarmachung des Festgesteins hinsichtlich Speicherkapazität und -effizienz untersucht werden. Das Modell ermöglicht zudem die Optimierung des Speichers im Fernwärmeverbund, wodurch eine kostengünstige hydraulische Integration und eine intelligente und bedarfsgerechte Be- und Entladestrategie sichergestellt werden kann.
Im Vordergrund des Projektes stehen Wirtschaftlichkeit und Dauerhaftigkeit, denn nur langlebige Systeme mit geringen Lebenszykluskosten werden skalierbar und gesellschaftlich vertretbar sein. Unterirdische Großwärmespeicher sind kein Nischenthema, sie sind ein zentraler Baustein für ein resilientes, nachhaltiges und bezahlbares Energiesystem.
Erneuerbare Energien liefern die Energie. Intelligente und langlebige Speicher machen daraus ein belastbares System.
Auftrag/Fördergeber
Programm
Projektkoordinator
Projektpartner
- AEE INTEC
- TU Graz, Institut für Bodenmechanik, Grundbau und Numerische Geotechnik
- 3G Gruppe Geotechnik Graz ZT GmbH
- GGA – Geo Group Austria ZT GmbH
- Technische Universität Graz Institut für Angewandte Geowissenschaften
- Technische Universität Graz Institut für Felsmechanik und Tunnelbau