TestUM

Geophysikalisches und hydrogeologisches Testfeld zur Untersuchung und zum Monitoring durch die Nutzung des Untergrundes induzierter reaktiver Mehrphasentransportprozesse in oberflächennahen Aquiferen

Das Forschungsvorhaben TestUM-Aquifer

Die Nutzung und Bewirtschaftung des geologischen Untergrundes z.B. als Speicherraum wird nach derzeitiger Einschätzung bei der notwendigen Transformation des Energie- und Wärmeversorgungssystems eine wesentliche Rolle spielen. Bei Eingriffen in den geologischen Untergrund stehen einer derartigen Nutzung derzeit jedoch eine Reihe nicht hinreichend berücksichtigter und gelöster Fragestellungen sowohl regulatorischer und betrieblicher Art als auch insbesondere hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf das oberflächennahe Grundwasser als Schutzgut entgegen. Felddaten und Dokumentationen zu langfristigen thermischen, hydraulischen, geophysikalischen, hydrochemischen und mikrobiologischen Auswirkungen existieren nicht, sodass auch numerische und experimentelle Auswirkungsprognosen nicht bewertet werden können. Geländeexperimente unter kontrollierten Randbedingungen könnten hier Abhilfe schaffen und belastbare Aussagen zu nutzungsinduzierten Reaktionen und Transportprozessen liefern.

Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Verbundprojekts TestUM-Aquifer ein Testfeld aufgebaut, das sich zur Untersuchung von Mehrphasen- und Wärmetransportprozessen in oberflächennahen Grundwasserleitern eignet. Hierfür steht ein Gebiet im Bereich der brandenburgischen Kleinstadt Wittstock zur Verfügung. Schwerpunkte der Geländeexperimente am Standort bilden geophysikalische, hydrogeochemische und mikrobiologische Untersuchungen von reaktiven Mehrphasentransportprozessen infolge von Wärmeeinträgen (Wärmespeicherung) sowie induzierter Gasleckagen in einen Grundwasserleiter, vorbereitet und begleitet durch numerische Simulationen. Das Testfeld wurde mit der Durchführung von bisher vier Feldexperimenten erfolgreich in Betrieb genommen, um so die Auswirkungen von Methan und Wasserstoff sowie die Folgen von Wärmeeinspeicherung (bis 80°C) auf Transportprozesse im Grundwasser und Umweltauswirkungen zu untersuchen.
Aktuell erfolgt am Testfeld die Entwicklung und der Bau eines tiefenhorizontierten Geologischen Eis-Wärme-Speichersystems als Demonstrationsanlage vor dem Hintergrund einer nachhaltigen und klimaneutralen Deckung der Wärmeversorgung zu Heiz- und Kühlzwecken.

Übergeordnete Fragestellungen sind die Detektierbarkeit, Prognostizierbarkeit und Kontrollierbarkeit reaktiver Mehrphasen- und Wärmetransportprozesse in natürlichen oberflächennahen Grundwasserleitern. Die Untersuchungen umfassen folgende Teilbereiche:

Experimentelle und Numerische Modelle
Geophysikalisches Monitoring und Parametrisierung
Hydrogeochemische, isotopenchemische und mikrobiologische Prozesse

Das Testfeld und die bisher durchgeführten sowie geplanten Experimente im Rahmen der Forschungsprojekte bilden in dieser Form ein internationales Alleinstellungsmerkmal. Die Untersuchungen zur Wärmespeicherung in oberflächennahen geologischen Formationen haben insbesondere für die Energiespeicherung in urbanen Räumen eine große Bedeutung. Mit dem Aufbau und Betrieb des Testfeldes soll eine einmalige geowissenschaftliche Infrastruktur geschaffen werden, die auch anderen nationalen und internationalen Arbeitsgruppen zur Verfügung steht.