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Altes Bergwerk in Bochum wird zum Wärmespeicher: Fraunhofer IEG nutzt Grubenwasser für Heizen im Winter und Kühlen im Sommer an der Ruhr-Universität.
Stillgelegte Bergwerke galten lange nur als Kostenfaktor. Jahr für Jahr müssen im Ruhrgebiet rund 200 Pumpen alte Zechen entwässern, damit aus der Stadtlandschaft zwischen Emscher und Ruhr kein See wird. Diese sogenannten Ewigkeitsaufgaben des Bergbaus verursachen laut greenspotting.de jährlich rund 300 Millionen Euro an Kosten. Jetzt zeigt ein Projekt in Bochum, dass aus dem alten Kostgänger eine echte Energiequelle werden kann.
Die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG hat unter dem Campus der Ruhr-Universität Bochum vier Bohrungen in ein ehemaliges, heute geflutetes Kohlebergwerk abgeschlossen. Wie energie.de berichtet, handelt es sich um Bohrungen im Rahmen des EU-Projekts PUSH-IT, bei dem das Team mit der mobilen Bohranlage BO.REX in rund 120 Metern Tiefe jeweils einen nur wenige Meter breiten, verschütteten Stollen traf.
Das Besondere an der Bohranlage: Trotz einer Zugkraft von 40 Tonnen und einer Masthöhe von über 12 Metern ist sie nur 2,5 Meter breit. Damit lässt sie sich laut energie.de auch auf kleinen Freiflächen zwischen Gebäuden einsetzen – ideal für die dicht besiedelten Gebiete im Ruhrgebiet. Speziell angepasste Beschwerungsgewichte, genaue Kenntnisse des Untergrunds und eine exakte Vorplanung halfen dabei, den Bohrmeißel sicher in den gefluteten Bergwerksbereich zu führen.
Florian Hahn, Leiter des Kompetenzzentrums Bergbaufolgenutzung an der Fraunhofer IEG, wird von greenspotting.de mit den Worten zitiert, der Untergrund sei eine bisher zu wenig beachtete Ressource in der Wärmetransformation. Das Projekt habe gezeigt, dass sich Grubenwasser auch in nicht mehr zugänglichen Bergwerken mit herkömmlicher Bohrtechnik erschließen lasse – statt aufwendiger Richtbohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasindustrie reichten auch mittelgroße Anlagen, um Zugang zu gefluteten Bergwerken zu schaffen.
Da die angebohrten Stollen nur in 120 Metern Tiefe liegen, schwankt die Temperatur des geförderten Grubenwassers laut greenspotting.de zwischen 16 und 18 Grad Celsius. Deshalb soll es nicht nur als passive Wärmequelle dienen, sondern als saisonaler Energiespeicher nach dem Prinzip „Heizen im Winter, Kühlen im Sommer“ funktionieren.
Im Sommer könnte den Gebäuden der Ruhr-Universität Abwärme über einen Wärmetauscher entzogen und in die alten Stollen der einstigen Zeche Mansfeld geleitet werden. Unterstützt durch Solarenergie heizen sich das Grubenwasser und das umgebende Gestein dabei auf bis zu 60 Grad auf und speichern die Wärme bis zum Winter. Dann nutzt die Universität das warme Wasser aus dem Bergwerk zur Heizung, wobei Wärmepumpen es zusätzlich auf 90 Grad bringen. So funktioniert das geflutete Bergwerk im Sommer als Kälte-Senke und im Winter als Wärmespeicher.
Nach Angaben des Fraunhofer IEG bieten geflutete Bergwerke gegenüber natürlichen geologischen Formationen in der Regel höhere Förderraten. Ein weiterer Vorteil: Sie liegen oft direkt in urbanen Gebieten, wo die Wärme zum Heizen oder als Prozesswärme gebraucht wird. Auch zur Langzeitspeicherung von Wärme, etwa aus Rechenzentren, eignen sich Grubenwasserspeicher gut, wie energie.de berichtet.
Im Rahmen des Bochumer Projekts wurden zudem Messsensoren in den Bohrungen installiert und die bergbaulichen Hohlräume mit einer Unterwasserdrohne untersucht. Die Aufnahmen bestätigten, dass die Bohrungen wie geplant in die richtigen Hohlräume eingedrungen sind. Die Ergebnisse sollen nun für weitere angewandte Forschung am Standort genutzt werden.
Die Bohrungen bilden die Grundlage für einen kommenden Speichertest, der zeigen soll, welche thermische Speicherkapazität der Standort erreichen kann. Erst danach lässt sich laut energie.de bewerten, ob das Bergwerk künftig als Wärmequelle oder Wärmespeicher für lokale Nutzer wie Rechenzentren oder Gebäude im Bochumer Süden dienen kann und ob sich die nötigen Investitionen wirtschaftlich lohnen.
Das Projekt PUSH-IT steht für „Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs“ und erprobt an sechs Standorten in Europa drei Arten unterirdischer Wärmespeicher. Der Bochumer Standort mit seinem alten gefluteten Bergwerk wird gemeinsam vom Fraunhofer IEG und der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Das Projekt mit 18 europäischen Partnern läuft von Januar 2023 bis Dezember 2026, die EU fördert den Fraunhofer-IEG-Anteil mit 3,8 Millionen Euro bei einem Gesamtbudget von 17,9 Millionen Euro.
Sollten sich die Erwartungen der Forscher bestätigen, steht einer Nutzung der alten Zeche als thermische Geobatterie laut greenspotting.de nichts mehr im Wege – ein Beispiel dafür, wie aus einer einstigen Ewigkeitslast in NRW ein Baustein der Energiewende werden kann.
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