Current research on aquifer thermal energy storage (ATES) in Germany

This paper reviews the current research on aquifer thermal energy storage (ATES) and mine thermal energy storage (MTES) in Germany providing descriptions of 3 low-temperature ATES (LT-ATES), 8 high-temperature ATES (HT-ATES), and 2 MTES research sites. While the overview reveals a diverse field of investigations spanning various spatial scales, research objectives, and methodologies, the predominant focus is limited to early-stage research with low technology readiness levels (TRL). The high number of HT-ATES research sites suggests greater research interest compared to LT-ATES. The integration of ATES into district heating (DH) grids in particular is a prominent research focus, yet almost none of the projects are specifically intended for practical implementation. Future research should therefore prioritize real-world demonstration projects and identify key locations, which is crucial for showcasing the benefits of ATES. The need for a streamlined regulatory framework that addresses environmental risks and ensures installation quality and efficient permit procedures is also discussed.

Die vorliegende Arbeit stellt die aktuelle Forschung in Deutschland zu thermischen Aquiferspeichern (ATES, engl.: aquifer thermal energy storage) und thermischen Bergwerksspeichern (MTES, engl.: mine thermal energy storage) vor. Es werden drei Forschungsstandorte zu Niedertemperatur-ATES (NT-ATES), acht zu Hochtemperatur-ATES (HT-ATES) sowie zwei zu MTES beschrieben. Trotz einer breit gefächerten Forschungslandschaft mit unterschiedlichen räumlichen Untersuchungsskalen, Forschungszielen und -methoden zeichnet sich der Großteil der Forschungsvorhaben durch einen niedrigen Technologie-Reifegrad (TRL, engl: technology readiness level) aus. Die große Anzahl an HT-ATES-Forschungsstandorten weist auf ein erhöhtes Forschungsinteresse im Vergleich zu LT-ATES hin. Einen aktuellen Forschungsschwerpunkt stellt insbesondere die ATES-Integration in Wärmenetze dar, wobei jedoch fast keines der Projekte konkret auf eine praktische Umsetzung abzielt. Im Rahmen künftiger Forschungsarbeiten sollten daher prioritär praxisnahe Demonstrationsanlagen errichtet sowie Schlüsselstandorte identifiziert werden. Abschließend wird in dieser Arbeit die Notwendigkeit optimierter regulatorischer Rahmenbedingungen diskutiert, welche Umweltrisiken adressieren sowie eine hohe Anlagenqualität und effiziente Genehmigungsverfahren sicherstellen.