Numerische Berechnung des Einflusses von Störungszonen auf die Wärmespeicherung in Grubengebäuden des Bergwerks Prosper-Haniel

Torsten Seidel1, Berit Schwarze1, Florian Hahn2, Gregor Bussmann2
1 delta h Ingenieurgesellschaft mbH
2 International Geothermal Centre

O 3.4 in Tiefengeothermie und Tiefengrundwasser

23.03.2018, 16:30-16:45, 2

Innerhalb des Forschungsprojekts Geo-MTES soll ein anwendungsnahes saisonales Wärmespeicherungskonzept in einem stillgelegten Steinkohlebergwerk (am Beispiel des Steinkohlebergwerks Prosper-Haniel) erstellt werden. Zielsetzung des Geo-MTES Projekts ist es die saisonal anfallende Überschusswärme aus Industrie- und Kraftwerksprozessen (z.B. Biogas-BHKW) oder durch Kopplung mit dem Fernwärmenetz, in das Grubengebäude einzuspeisen und im Winter bei Bedarf für die Wärmeversorgung von Wohn- und Gewerbegebieten in Anspruch zu nehmen. Bis mindestens 2018 ist das Steinkohlebergwerk Prosper-Haniel noch vollständig zugänglich, sodass gezielte Grubenwärmespeicherkonzepte entwickelt und etabliert werden können. Als Grundlage eines saisonalen Grubenwärmespeichers können innerhalb des Bergwerks Prosper-Haniel Temperaturen von 30 - 50º C genutzt werden, da die Abbaubereiche bis auf eine Teufe von über 1200 m reichen. Im Detail soll die numerische Modellierung der saisonalen Wärmespeicherung innerhalb des Grubengebäudes erläutert und dargestellt werden. Für die Berechnung des Wärmetransportes wird mit dem Programmsystem SPRING (KÖNIG et al. 2012) ein numerisches Wärmetransportmodell erstellt, das die hydraulischen und thermischen Prozesse im Wärmespeicher abbilden kann. Das als Grubenwärmespeicher angedachte Bergwerk befindet sich im Süden des Münsterländer Kreidebeckens inmitten einer regionalen geologischen Störungszone. Aus den Klüften des Krudenburg-Sprungs und des Östlichen Grafenmühlen-Sprungs treten am Standort seit Jahrzehnten große Wassermengen aus. Das austretende Wasser stammt aus einem Zechstein-Riff, das eine hydraulische Verbindung zwischen Deck- und Grundgebirge durch das Störungssystem bildet (HEWIG&RÜTERKAMP). Wasseraustritte in Größenordnungen, wie sie auf Prosper-Haniel vorkommen, können den regionalen Grundwasserfluss (FAULKNER et al. 2010) und somit auch Wärmetransport und Wärmespeicherung wesentlich beeinflussen. Zur realitätsnahen Abbildung dieser Prozesse ist somit der Einbau der durch das Abbaufeld verlaufenden Störungszone in das Modell notwendig. Darauf basierend wird das Speichersystem dimensioniert und Aussagen über dessen Leistungsfähigkeit getroffen.




F. HAHN, G. BUSSMANN, R. IGNACY, and R. BRACKE. HT-MTES: Seasonal heat storage in abandoned coal mine. - In: European Geothermal Congress 2016 - Proceedings. September 2016, Strasbourg, France

D. R. FAULKNER, C. A. L. JACKSON, R. J. LUNN, R. W. SCHLISCHE, Z. K. SHIPTON, C. A. J. WIBBERLEY, M. O. WITHJACK: A review of recent developments concerning the structure, mechanics and fluid flow properties of fault zones. In: Journal of Structural Geology 32 (11), S. 1557–1575, 2010.

R. HEWIG, P. RÜTERKAMP: Geologisch-hydrogeologische Stellungnahme zur geplanten Durchquerung des Krudenburg-Sprungs auf der 7. Sohle, BW Prosper-Haniel, Hg. v. Deutsche Montan Technologie GmbH, 2005, Essen

C. KÖNIG, M. BECKER, A. DIEHL, T. SEIDEL, B. ROSEN, O. RÜBER, C. ZIMMERMANN: SPRING. Simulation of Processes in Groundwater. Manual. 4.32. Aufl. delta h Ingenieurgesellschaft mbH. 2012, Witten

T. METSCHIES, M. BECKER, Ch. KÖNIG, U. JENK: Modelling of the behaviour of deep mines in regional aquifer systems. In: IMWA Symposium "Mine Water and Innovative Thinking"; 2010, Sydney, Nova Scotia, Canada

K.T. WITTHÜSER, M. HOLLAND, T. SEIDEL, C.M. KOENIG: Numerical Modelling of Mine Dewatering and Flooding in the Evander Gold Basin. - In: South African Journal of Geology, Volume 118.1 Page 71-83, 2015, South Africa



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