HEATbucket – Unterirdische Wärmespeicher zur Verbesserung der CO2-Bilanz und Dezentralisierung der Wärmeversorgung im urbanen Raum

Die globale Energiewende schafft durch die zeitliche Entkopplung von Produktion und Nachfrage bei Wind- und Solarenergie einen wachsenden Bedarf an Speicherkapazität und verschärft die Herausforderungen für die Stromnetze. Zur Ergänzung der kurzfristigen Batteriespeicher erforscht das Projekt HEATbucket eine effiziente und komplementäre Lösung für urbane Gebiete: die Speicherung von Energie in Form von Wärme. Diese Wärme wird entweder über erneuerbaren Strom mittels Power-to-Heat oder durch erneuerbare Wärmequellen wie Solarthermie beladen. Um unterirdische Wärmespeicher im dicht bebauten Stadtgebiet praktikabel zu machen, entwickelt HEATbucket pragmatische bautechnische, thermodynamische und hydrogeologische Lösungen. Ziel ist es, die Wärmeversorgung zu dezentralisieren und die CO2-Bilanz zu verbessern, wobei Machbarkeit und Umwelteinflüsse auf Untergrund und Grundwasser intensiv untersucht werden. Die methodische Vorgehensweise umfasst die Untersuchung verschiedener Speichermöglichkeiten: sowohl reine Heißwasserspeicher als auch die Nutzung des vorhandenen Untergrundes (Lockergestein & Grundwasser) als Speichermedium. Zudem werden unterschiedliche Konstruktionsformen – wie einzelne Großspeicher, parallele Kleinspeicher („Batteriespeicher“) und serielle Schaltungen – in Abhängigkeit vom Platzangebot evaluiert, um mehrere Lösungsvorschläge für innerstädtische Anwendungen zu liefern. Ein zentraler Fokus liegt auf einer umfangreichen Studie zum Einfluss der Speichersysteme auf das Grundwasser, um Schutzmaßnahmen zu erarbeiten und die Grundwassertemperatur in einem akzeptablen Bereich zu halten. Ergänzend wird die Technologie der thermischen Bauteilaktivierung beleuchtet. Die Untersuchungen erfolgen mittels Laborversuche und numerischen Berechnungsmodellen. Die erwarteten Ergebnisse sind die notwendigen Planungsgrundlagen für zukünftige Bauwerke sowie die Unterstützung bei der Erstellung zukünftiger Regelwerke, unter Einbindung von Stakeholdern.