Energiespeicher werden in einer zukünftigen, stark auf erneuerbare Energien ausgerichteten Energieversorgung zum Ausgleich von Erzeugerfluktuationen und saisonalen Schwankungen unverzichtbar sein. Geotechnische Energiespeicher zur Speicherung von Wasserstoff, synthetischem Methan oder Druckluft sowie zur Speicherung von Wärme bieten sowohl große Speicherkapazitäten als auch Speicher- zeiten von Stunden bis hin zu Monaten bzw. Jahren. Zur Integration geotechnischer 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 mesoskaliger Technikums- und Feldversuche soll das entwickelte Instrumentarium validiert werden. Die Ergebnisse werden zur Weiterentwicklung einer Methodik der unterirdischen Raumplanung verwendet.
Arbeitspakete des ZNES
• Entwicklung von Netzmodellen zur Simulation der Strom- und Energienetze beim Ausbau der erneuerbaren Energien
• Entwicklung von Schnittstellen zwischen Netzmodell, geologischem Modell und Kraftwerks-Komponentenmodell zur integrierten Systembetrachtung von geologischen Speichern, Kraftwerken, Obertageanlagen und Stromnetzen
• 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
• 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
• Entwicklung von Komponentenbasierten Kraftwerksmodellen zur integrierten Beschreibung des Betriebs von Druckluftspeichern und Anlagen der Wärmeversorgung mit geologischen Speichern in Energienetzen
• Bewertung der Attraktivität unterschiedlicher technischer Anlagenkonfigurationen unter sich verändernden energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen