Dieses Projekt befindet sich in der Skizzenphase, das heißt, es wird noch NICHT gefördert. Dementsprechend sind weitere (auch assoziierte) Projektpartnerschaften willkommen. 

Das Kernziel von GeoMem ist eine Technologie weiter zu entwickeln, welche große Kapazitäten mit hohem Umwandlungswirkungsgrad bereitstellt, um eine stabile, regenerative Energieversorgung zu ermöglichen. Das Vorhaben soll kostengünstig, gefahrlos und gleichzeitig landflächen- und umweltschonend sein. Bei diesem geotechnischen Speichersystem, den sogenannten Stülpmembranspeichern, wird eine in Form eines Kolbens freigeschnittene Bodenmasse hydraulisch mit Wasser angehoben und zur Energieentnahme bei Versorgungsdefiziten wieder abgesenkt. Die Stülpmembran dient als flexible, wasserdichte Barriere zwischen der oberen und der unteren Druckzone und ermöglicht eine nahezu von Reibung und Leckage freie Vertikalbewegung des Kolbens. Die Speicherkapazität dieser Anordnung nimmt mit der vierten Potenz der geometrischen Abmessungen (Kolbendurchmesser, -höhe und -hub) zu, während die Herstellungskosten im wesentlichen proportional zu den freizulegenden, wasserberührenden Oberflächen sind und grob nur mit der zweiten Potenz zunehmen. Bei entsprechender Baugröße sind Kostenverhältnisse zu erwarten, die trotz der Wetterabhängigkeit des regenerativen Energieangebots eine konkurrenzfähige, nachhaltige Versorgung gewährleisten. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Wasserinhalt dieses Speichersystems als saisonalen, zentralen Wärmespeicher zu nutzen, um Wärmeüberschüsse des Sommers für ganze Kommunen oder urbane Quartiere zur Beheizung während des Winters zu nutzen.

Motivation

Im Rahmen der politischen und gesellschaftlichen Forderung, den Energiesektor zu transformieren, um Schritt für Schritt die europäische Energieerzeugung zu dekarbonisieren, werden konventionelle Kraftwerke fortschreitend durch Techniken ersetzt, welche erneuerbare Energiequellen nutzen. Der Ausbau von Windenergie- und Photovoltaikanlagen, also den Hauptakteuren der Energiewandler einer regenerativen Stromversorgung, schreitet international stetig voran. Die Energieausbeute soll insbesondere in Europa in den Jahren von 2018 bis 2030 nach der Long Term Strategy um 51 TWh/a durch Windkraft und 25 TWh/a durch Photovoltaik gesteigert werden. Durch den Zuwachs an installierter, von Wetterfluktuationen abhängiger Leistung wird die Notwendigkeit von Stromspeicherkapazitäten im Versorgungsnetz für eine stabile und sichere Stromversorgung noch relevanter als bisher. Der sogenannte Lageenergiespeicher, ein innovatives Konzept zur potentiellen Energiespeicherung, vereint die Vorteile der etablierten Pumpspeichertechnologie (sehr lange Lebensdauer, hoher Wirkungsgrad, niedrige Betriebskosten, geringe Selbstentladung) mit einer erhöhten Energiedichte, topografischen Unabhängigkeit und eröffnet zudem eine Schnittstelle zur Sektorenkopplung mit Wärmenetzen. Dieses Konzept wird vorgestellt, um neben aktuellen Forschungstrends der Power-to-X-Strategie von Wasserstoffkonzepten oder Batteriespeichertechnologien (Power-to-Power) eine Schlüsselposition in der bevorstehenden Systemtransformation des Energienetzes einzunehmen.

1. Projektstufe - anwendungsorientierte und industrielle Forschung (Projektskizze ist in Arbeit)

GeoMem verfolgt eine Weiterentwicklung eines hochskalierbaren Energiespeichersystems mit dem Fokus auf einer aus erneuerbaren Energiewandlern bestehenden Versorgungsstruktur. Der geotechnische Membran-Lageenergiespeicher mit saisonaler Wärmespeicherung dient zur Systemstabilisierung einer vom Wetter abhängigen, elektrischen Residualleistung und gleichzeitig als Wärmespeicher zur Kompensation der saisonalen Angebots- und Nachfragesituation an thermischer Energie. Dieses Konzept wird vorgestellt, um im Kontext des globalen Megatrends: Klimawandel eine essentielle Schnittstelle innerhalb Wärmewende- und Power-to-X-Strategien, der bevorstehenden Systemtransformation des Energienetzes, einzunehmen. Innerhalb der Projektlaufzeit von zwei Jahren wird angestrebt, die Technologiereife durch anwendungsorientierter Grundlagenforschung von aktuell TRL 3 auf TRL 4 zu steigern und die essentiellen Vorarbeiten, für ein Demonstrationsprojekt in einem anwendungsnahen Gesamtsystem TRL 6, durch industrielle Forschung und Entwicklung zu erarbeiten.

2. Projektstufe - Demonstrationsvorhaben im Gesamtsystem (Konsortium im Aufbau)

Es wird bereits jetzt ein Konsortium für ein Demonstrationsvorhaben auf europäischer Ebene, welches die Technologiereife auf TRL 6 steigern wird, gesucht und aufgebaut. Aktuelles Ziel ist es europäische Partner und entsprechende Kompetenzen für einen Call des Programmes Horizon Europe für das Jahr 2022 zu sammeln. Innerhalb diesem Demonstrationsvorhabens steht die Wärmespeicherung von industrieller Abwärme und regenerativen Wärmequellen, eines geotechnischen Membran- Lageenergiespeichers, im Vordergrund.