Original paper

Möglichkeiten der Wärmespeicherung in einem Porengrundwasserleiter und technische Probleme bei einer Rückgewinnung der Energie

[Practical Ways of Heat Storage in a Porous Aquifer and Technical Problems of Energy Recovery]

Kley, Wolfram; Nieskens, Hans-Günter

Kurzfassung

Zusammenfassung Im Hydrogeologischen Versuchsgelände Hülser Bruch bei Krefeld wurden ab 27.12.1973 über einen Zeitraum von 64 Tagen insgesamt 430 m3 Wasser von 45° C in einen oberflächennahen Porengrundwasserleiter infiltriert. Durch die Interpretation der Temperaturprofile in den Meßpegeln sind Aussagen über die Wärmeausbreitung und -speicherung im Untergrund möglich. Unter Annahme einer radialsymmetrischen Temperaturverteilung um den Einleitungsbrunnen zum Zeitpunkt des Versuchsendes wurden rund 1/3 der eingeleiteten Energie durch Wärmeleitung an die Umgebung (Deckschicht, Sohlschicht, Seiten) abgegeben. Der Rest dieser Energie ist in der direkten Umgebung des Brunnens gespeichert. Ferner wurde in Brunnennähe keine horizontale Temperaturschichtung wie in offenen Gewässern nachgewiesen. Eine Diskussion der im Hinblick auf eine zukünftige technische Nutzung dieses Speicherprinzips angestellten überschläglichen Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigt, daß eine Speicheranlage, die im Winter 5000 bis 10 000 Wohnungen mit Heizwärme versorgen kann, sich in einem Zeitraum von 10 Jahren amortisiert. Voraussetzung allerdings wäre die kostenlose Bereitsstellung von Abwärme geeigneter Temperatur, z.B. von Kernkraftwerken, zur Speicherung während der Sommermonate.

Abstract

In the hydrogeological test area Hülser Bruch near Krefeld, 430 m3 of water heated to 45° C were infiltrated into a near-surface porous aquifer. Starting on Dec. 27, 1973, the test went over 64 days. The interpretation of the thermic logs obtained at the measuring posts is descriptive of underground thermal diffusion and heat storage. Given a radially Symmetric heat distribution around the infiltration well on termination of the test, about one-third of the energy input was lost to the surrounding layers (top and base layer, sides) by way of heat conduction. The rest is stored directly round the well. Further, in the vicinity of the well there was no evidence of a horizontal thermal stratification as in open waters. Rough profitability calculations made in view of a future technical utilization of this storage concept show that a storage unit designed to heat 5,000 to 10,000 homes in winter, would pay off within a period of 10 years, on condition that waste heat of adequate temperature (e. g. from nuclear power stations, during the summer months) would be provided cost-free.

Keywords

In-situ testwarm waterinfiltrationaquiferstorage capacityrecyclingenergyhydrogeological technologyinstrumentationComputer Rhenish-Westphalian Basin (Hülser BruchKrefeld) TK 25: 4605