Standortspezifische Quantifizierung temperaturinduzierter hydrogeochemischer Effekte oberflächennaher Wärmespeicher

Bei der Dekarbonisierung urbaner Waermeversorgungssysteme ermoeglichen saisonale Waermespeicher im geologischen Untergrund die effiziente Integration regenerativer Waermequellen. Speichertemperaturen von 50-100 °C werden jedoch mit potentiellen Beeintraechtigungen des Anlagenbetriebs oder der Grundwasserbeschaffenheit assoziiert. Hierbei legt diese Arbeit den Fokus auf die temperaturinduzierte Gasphasenbildung, das Freisetzungs- und Wiederfestlegungsverhalten von Spurenkomponenten und Schwermetallen (SESM), sowie die Prognostizierbarkeit initialer hydrogeochemischer Effekte. Die in Saeulenversuchen (SV) bei 10-70 °C quantifizierte Gasphasenbildung lag innerhalb der thermodynamisch zu erwartenden Spannbreite. Darauf basierende Szenarienrechnungen zeigten für Aquifere mit geloesten Gaskonzentrationen im Gleichgewicht zur Bodenluft eine für die Speichereffizienz in der Regel vernachlaessigbare Gasphasenbildung. Temperaturen von bis zu 70 °C fuehrten in SV mit vier Aquifersedimenten zu Konzentrationsanstiegen von anionisch- und einwertig kationisch gebundenen SESM, wobei die pulsartige Freisetzung auf endliche Freisetzungspools hindeutete. Eine Rueckkuehlung führte zu einer komponentenspezifischen Wiederfestlegung von 30-95 %. Die Kombination von Batchversuchen (28 Standortproben; 10-70 °C) mit einem Feldversuch bei dem Wasser in einen glazigenen Aquifer infiltriert wurde (4,5 d; ~15 L/min; ~75 °C), zeigte die beste Uebereinstimmung zwischen Messdaten und Prognose für umweltrelevante, durch Sorptionsprozesse kontrollierte, SESM wie bspw. As, dort, wo die Temperaturen noch am naechsten zu denen des infiltrierten Wassers waren. Uebergeordnet ist die raeumliche und zeitliche Begrenzung temperaturinduzierter Konzentrationsaenderungen durch die beobachtete Reversibilitaet hervorzuheben. Ein zukuenftiger Fokus kann im Monitoring des hydrogeochemischen Verhaltens im saisonalen Langzeitbetrieb von Pilot-Waermespeichern liegen.