UnlockTES - Unlocking High-Temperature BTES potential under Swiss groundwater constraints

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502983

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die saisonale Speicherung von Wärmeenergie ist der Schlüssel zur Dekarbonisierung der Heizung in der Schweiz. Die Speicherung von Wärmeenergie in Bohrlöchern (BTES) ist aufgrund ihrer geringen Auswirkungen auf die Oberfläche und ihrer moderaten Kosten vielversprechend. Hohe Betriebstemperaturen erhöhen die Energiedichte und reduzieren die Anzahl der Bohrlöcher, erhöhen aber auch die thermischen Auswirkungen auf den Untergrund, was Bedenken hinsichtlich des Grundwasserschutzes aufwirft. Vorschriften wie die ±3-K-Regel schränken den Einsatz in Gebieten mit selbst geringen Grundwasserströmen ein. Darüber hinaus werden die Planung von Energiesystemen und die Reaktion des Untergrunds trotz ihrer gegenseitigen Abhängigkeit oft getrennt behandelt. Dieses Projekt schließt diese Lücke, indem es Energiesystemsimulationen mit thermischen Untergrundmodellen kombiniert, um die Leistung und Konformität zu bewerten. Es definiert repräsentative Schweizer BTES-Fälle und nutzt Daten von zwei Pilotstandorten (Empa, OST) zur Modellvalidierung und Gewinnung von Erkenntnissen. Das Hauptergebnis ist eine Reihe praktischer Leitlinien für den effizienten und vorschriftsmäßigen Einsatz von Hochtemperatur-BTES.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Seasonal thermal energy storage is key to decarbonizing heating in Switzerland. Borehole Thermal Energy Storage (BTES) is promising due to its low surface impact and moderate cost. High operating temperatures boost energy density and reduce borehole numbers, but also increase subsurface thermal impact, raising concerns about groundwater protection. Regulations like the ±3 K rule limit deployment in areas with even small groundwater flows. Furthermore, energy system planning and subsurface response are often addressed separately, despite their interdependence. This project bridges that gap by combining energy system simulations with subsurface thermal modeling to assess performance and compliance. It defines representative Swiss BTES cases and uses data from two pilot sites (Empa, OST) for model validation and insight generation. The main output is a set of practical guidelines for efficient and regulation-compliant high-temperature BTES deployment.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Le stockage saisonnier de l'énergie thermique est essentiel pour décarboniser le chauffage en Suisse. Le stockage thermique dans des puits (BTES) est prometteur en raison de son faible impact sur la surface et de son coût modéré. Les températures de fonctionnement élevées augmentent la densité énergétique et réduisent le nombre de puits, mais elles augmentent également l'impact thermique souterrain, ce qui soulève des inquiétudes quant à la protection des eaux souterraines. Des réglementations telles que la règle des ±3 K limitent le déploiement dans les zones où les flux d'eau souterraine sont faibles. En outre, la planification des systèmes énergétiques et la réponse souterraine sont souvent traitées séparément, malgré leur interdépendance. Ce projet comble cette lacune en combinant des simulations de systèmes énergétiques avec une modélisation thermique souterraine afin d'évaluer les performances et la conformité. Il définit des cas représentatifs de BTES en Suisse et utilise les données de deux sites pilotes (Empa, OST) pour valider le modèle et générer des informations. Le principal résultat est un ensemble de lignes directrices pratiques pour un déploiement efficace et conforme à la réglementation du BTES à haute température.