BEACH – Energie Speicherung und Zirkulation von Geothermischer Energie in Bedretto

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502817

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Das Projekt „BEACH“ hat sich zum Ziel gesetzt, die Herausforderungen der Energiewende in der Schweiz durch die Demonstration einer neuen Technologie zur Speicherung und Rückgewinnung von Energie im Untergrund zu bewältigen. Das Ziel besteht darin, anhand von frakturierten geothermischen Reservoirs zu zeigen, dass diese zur Energiespeicherung geeignet sind, um saisonale Phasen des Energiebedarfsüberschusses auszugleichen. BEACH wird die Technologie im vollständig überwachten und kontrollierten geothermischen Reservoir im Bedretto Underground Laboratory for Geosciences and Geoenergy (BedrettoLab) vorstellen, bevor die Technologie an anderen Standorten in der Schweiz eingeführt wird. Die Arbeit und die Ergebnisse werden eng mit Industriepartnern geteilt, um eine marktreife Technologie zu entwickeln. Dieses Pilotprojekt wird die Schweizer Energiestrategie langfristig unterstützen, indem es die Machbarkeit der geothermischen Energiespeicherung in gebrochenem kristallinem Gestein (FTES-fractured thermal energy storage) aufzeigt.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Project BEACH proposes to tackle the challenges of the Swiss energy transition with demonstrating a new technology for storing and retrieving energy in the subsurface. The objective is to use fractured geothermal reservoirs, to show that they are suitable for energy storage to compensate for seasonal phases of energy demand surplus. BEACH will showcase the technology at the fully monitored and controlled geothermal reservoir in the Bedretto Underground Laboratory forGeosciences and Geoenergy (BedrettoLab) before rolling out the technology to other sites in Switzerland. The work and findings are closely shared with industry partners to develop a market ready technology. This pilot project will support the Swiss energy strategy in long-term by showing the feasibility of geothermal energy storage in fractured crystalline rocks (FTES-fractured thermal energy storage).

Kurzbeschreibung (Französisch)

Le projet « BEACH » a pour objectif de relever les défis de la transition énergétique en Suisse en faisant la démonstration d'une nouvelle technologie de stockage et de récupération d'énergie dans le sous-sol. L'objectif est de démontrer, à l'aide de réservoirs géothermiques fracturés, que ceux-ci peuvent être utilisés pour stocker de l'énergie afin de compenser les phases saisonnières d'excédent de la demande énergétique. BEACH présentera la technologie dans le réservoir géothermique entièrement surveillé et contrôlé du Bedretto Underground Laboratory for Geosciences and Geoenergy (BedrettoLab), avant d'introduire la technologie sur d'autres sites en Suisse. Le travail et les résultats seront étroitement partagés avec des partenaires industriels afin de développer une technologie commercialisable. Ce projet pilote soutiendra la stratégie énergétique suisse à long terme en démontrant la faisabilité du stockage d'énergie géothermique dans des roches cristallines fracturées (FTES-fractured thermal energy storage).

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Im Projekt BEACH schlagen wir vor, die Herausforderungen der Schweizer Energiewende anzugehen, indem wir eine neue Technologie zur Speicherung und Entnahme von Energie im Untergrund demonst-rieren: Fractured Thermal Energy Storage (FTES). Dies könnte eine Schlüsselkomponente für die Be-reitstellung von Grundlastenergie sein, um saisonale Phasen von Energiebedarf und -überschuss aus-zugleichen. Unseres Wissens ist dies der erste Versuch der Energiespeicherung in kristallinem Gestein, was für die Schweiz besonders interessant ist, da große Teile des Schweizer Untergrunds aus diesem Gesteinstyp bestehen. Wir werden mehrere Szenarien auf ihre Eignung zur Energiespeicherung testen und zeigen, dass dies mit geeigneten Überwachungstechniken effizient und sicher erreicht werden kann. Hier berichten wir über die erste Phase des Projekts. Mithilfe numerischer Modellierungsansätze zeigen wir die Machbarkeit und Effizienz von FTES mit einem Einzellochszenario auf dem Testgelände des Bedretto-Labors. Wir zeigen, dass bei realistischen Injektionsraten von 200 l/min 60 °C heißem Wasser die Effizienz über 70 % liegen kann. Basierend auf diesen numerischen Ergebnissen präsentieren wir einen Versuchsaufbau, der in der nächsten Phase des Projekts an unserem Teststandort im Bedretto-Labor umgesetzt wird. Erste Versuche werden voraussichtlich Anfang 2025 beginnen. Darüber hinaus stellen wir drei konzeptionelle Fallstudien vor, mit denen wir zeigen, dass unser Konzept auf eine Reihe potenzieller Standorte in der Schweiz anwendbar ist. Mit einer umfassenden Bruchana-lyse am Standort Vallemaggia demonstrieren wir die potenzielle Nützlichkeit dieses Standorts für FTES-Zwecke. Darüber hinaus zeigen wir, dass die im Bedretto-Labor erzielten Ergebnisse auf einen Standort in der Nähe von Schaffhausen übertragen werden können. Schließlich nutzen wir eine neu gegründete Industriekooperation in der Nordschweiz, um die wirtschaftliche Rentabilität von FTES nachzuweisen.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

In the BEACH project, we propose tackling the challenges of the Swiss energy transition with demon-strating a new technology for storing and retrieving energy in the subsurface: Fractured Thermal Energy Storage (FTES). This could be a key component for providing baseload energy to compensate for sea-sonal phases of energy demand and surplus. To our knowledge, this is the first attempt of energy stor-age in crystalline rock, which is particularly interesting for Switzerland, because large parts of the Swiss subsurface include this rock type. We will test several scenarios on their suitability for energy storage, and we will demonstrate that this can be achieved in an efficient and safe manner with appropriate monitoring techniques. Here, we report on the first phase of the project. Using numerical modelling approaches, we show the feasibility and efficiency of FTES with a single hole scenario at the Bedretto Lab test site. We demon-strate that with realistic injection rates of 200 l/min of 60°C water, the efficiency can be > 70%. Based on these numerical results, we present an experimental setup that will be implemented in the next phase of the project at our test site in the Bedretto Lab. First trials are expected to start in early 2025. Furthermore, we provide three conceptual case studies, with which we show that our concept is appli-cable to a range of potential sites in Switzerland. With a comprehensive fracture analysis at the Valle-maggia site, we demonstrate the potential usefulness of this location for FTES purposes. Furthermore, show that the results obtained at the Bedretto Lab can be transferred to a site near Schaffhausen. Finally, we make use of a newly established industry collaboration in Northern Switzerland to prove the economic viability of FTES.

Zugehörige Dokumente

• Interim report_english [PDF] 4'475 kB

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Dans le cadre du projet BEACH, nous proposons de relever les défis de la transition énergétique suisse en démontrant une nouvelle technologie de stockage et de récupération d'énergie dans le sous-sol : le stockage d'énergie thermique fracturé (FTES). Il pourrait s'agir d'un élément clé pour fournir de l'énergie de base afin de compenser les phases saisonnières de demande et de surplus d'énergie. À notre con-naissance, il s'agit de la première tentative de stockage d'énergie dans la roche cristalline, ce qui est particulièrement intéressant pour la Suisse, car de grandes parties du sous-sol suisse comprennent ce type de roche. Nous testerons plusieurs scénarios sur leur adéquation au stockage d'énergie, et nous démontrerons que cela peut être réalisé de manière efficace et sûre avec des techniques de surveillance appropriées. Nous rendons compte ici de la première phase du projet. En utilisant des approches de modélisation numérique, nous démontrons la faisabilité et l'efficacité du FTES avec un scénario de trou unique sur le site d'essai du Bedretto Lab. Nous démontrons qu'avec des débits d'injection réalistes de 200 l/min d'eau à 60°C, l'efficacité peut être > 70 %. Sur la base de ces résultats numériques, nous présentons un dispositif expérimental qui sera mis en oeuvre dans la prochaine phase du projet sur notre site d'essai au laboratoire Bedretto. Les premiers essais devraient commencer début 2025. En outre, nous fournissons trois études de cas conceptuelles, avec lesquelles nous montrons que notre concept est applicable à une série de sites potentiels en Suisse. Avec une analyse complète des frac-tures sur le site de Vallemaggia, nous démontrons l'utilité potentielle de cet emplacement pour les FTES. En outre, nous démontrons que les résultats obtenus au laboratoire Bedretto peuvent être transférés sur un site près de Schaffhouse. Enfin, nous utilisons une collaboration industrielle nouvellement établie dans le nord de la Suisse pour prouver la viabilité économique du FTES.