Projekt ARTS
Im Rahmen des Projekts ARTS haben wir das Ziel, sämtliche Umweltauswirkungen der unterirdischen Wärmespeicherung zu verstehen, um bessere Strategien für ihre Umsetzung zu entwickeln. Damit leisten wir einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltigerer Energiequellen.
Forschende unterschiedlicher Gruppen an der Eawag untersuchen, wie Grundwasserleiter (unterirdische Grundwasserreservoirs) auf die vom Betrieb des Wärmespeichers verursachten zyklischen Temperaturänderungen reagieren. Dadurch können wir Rückschlüsse auf die Auswirkungen von zyklischer Wärmespeicherung auf den Untergrund ziehen. Neben einem umfassenden Verständnis der Grundwasserströmungsdynamik im Projektareal, liegt unser Fokus auf den Effekten der Temperaturänderungen auf die Hydrogeochemie und die Mikrobiologie, inklusive der Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften und deren Aktivitäten, sowie auf die Grundwasserfauna.
Diese Forschungsziele verfolgen wir mit umfangreicher Feldarbeit, die sowohl permanente Beobachtungen wie auch periodische Probenentnahmen und Laboranalysen umfasst. Dazu wurden drei neue Beobachtungsbrunnen eingerichtet, und zwar direkt neben dem Erdsondenfeld, sowie in Grundwasserfliessrichtung aufwärts und abwärts davon. Die Stationen ermöglichen eine kontinuierliche Messung von Eigenschaften des Grundwassers aus verschiedenen Tiefen. Dazu gehören physikalische Eigenschaften wie der piezometrische Druck und die Grundwassertemperatur, sowie die Konzentrationen gelöster Gase, welche mittels einem portablem Massenspektrometer (miniRUEDI von Gasometrix) gemessen werden können und wichtige Hinweise über mikrobiologische Prozesse liefern. Diese ständigen Messungen der Grundwassereigenschaften werden mit periodischen Probennahmen ergänzt, um ein Bild der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers zu erhalten. Dazu gehört unter anderem die Analyse von Spurenmetallen, gelösten Ionen und gelöstem organischem Kohlenstoff. Ebenso werden periodisch das Mikrobiom und Umwelt-DNA (auch eDNA genannt) gemessen, um deren Veränderungen zu analysieren.
Sämtliche Ergebnisse aus diesem intensiven Beobachtungsansatz fliessen in die Erstellung einer numerischen Simulation, einem sogenannten digital twin, ein. Diese ermöglicht eine realitätsnahe Darstellung aller im Grundwasserleiter stattfindenden hydro-bio-geo-chemischen Prozesse. Damit lassen sich langfristige Prognosen des Verhaltens des Grundwasserleiters auf künftige Betriebsbedingungen des Wärmespeichers aufstellen, wodurch sich der Betrieb der HT-BTES Anlage optimieren lässt.
