Prognose der Hydrochemie und Energieausbeute eines Untertage-Pumpspeicherwerkes im Steinkohlebergbau

Marion Stemke1, Stefan Wohnlich2
1 Hydrogeochemie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
2 Angewandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

O 2.10 in Grubenwasser

22.03.2018, 15:00-15:15, 3

Im Jahr 2018 wird der im Rahmen der Energiewende beschlossene Ausstieg aus dem Steinkohlebergbau vollzogen sein. Derzeit ist eine Nachnutzung der alten Grubenbaue in Form von Pumpspeicherwerken in der Diskussion um die fluktuierende Energiegewinnung aus erneuerbaren Ressourcen auszugleichen. Die Installation von Pumpspeicherwerken in die stillgelegten Bergwerke kann zu einer Lösung der Speicherfrage beitragen, indem bei Energiedefizit Wasser in die vorhandenen Grubenbaue injiziert wird wobei eine Turbine Energie erzeugt. Ist überschüssige Energie vorhanden (viel Wind und Sonne), wird dieses Wasser aus dem Grubenbau gehoben und in einen See, Fluss oder Kanal abgeschlagen (Stemke et al., 2017; Niemann et al., 2013; Perau et al., 2012).

 

Die Grundwässer im Ruhrgebiet sind teilweise hochsalinar und variieren je nach Tiefenlage und regionaler Verbreitung. Bei einer Nutzung der Steinkohleberbaue als Untertage-Pumpspeicherwerk im offenen System (Einbeziehung des Gebirges als Speicherraum) haben diese signifikante Auswirkungen auf die Grund-, Gruben- und Oberflächenwässer. Daher werden PhreeqC-Berechnungen zu den sich einstellenden Mischwässern und Ausfällungen durchgeführt. Betrachtet werden mehrere Verfahrensweisen wie das Durchfluss- und Kreislaufsystem. Beim Durchflusssystem wird das Wasser an einem Schacht eingeleitet und an einem weiter entfernten gehoben und abgeschlagen. Dagegen wir beim Kreislaufsystem das Wasser am selben Standort eingeleitet und gehoben. Für diese Verfahren werden die durch die Grund-, Gruben- und Oberflächenwassermischung entstehenden Wasserinhaltsstoffe evaluiert und die Auswirkungen für den Speichersee bzw. Flüsse, in die das Mischwasser abgeschlagen wird, betrachtet.

Es hat sich gezeigt, dass ein Durchflusssystem aufgrund unzureichend zu Verfügung stehendem Oberflächenwassers nicht realisierbar ist. Machbar ist das Kreislaufsystem sowohl unter der Verwendung von Oberflächenwasser für die Injektion als auch die Nutzung von Grubenwasser. Eine Fahrweise nur mit Grubenwasser hat den Vorteil, dass ein Pumpspeicherwerk theoretisch in jedem Schacht unabhängig von dem Vorhandensein von Oberflächenwasser installiert werden kann.

Mit Hilfe der verschiedenen Verfahren und Systeme kann eine Gesamtenergie von bis zu 900 GWh/a erzielt werden.



NIEMANN, A.; WORTBERG, T.; EILERT, W. (2013): Zur Machbarkeit untertägiger Pumpspeicherkraftwerke in den aktiven Steinkohlebergwerken des Ruhrreviers“, Zeitschrift Bergbau 8/2013.

PERAU E.; SCHREIBER, U.; NIEMANN, A.; KOCH. K. (2012): Unterflur-Pumpspeicherwerke in Anlagen des Steinkohlebergbaus“, Schriftenreihe der Technischen Universität München, Zentrum Geotechnik, Heft 52, Seite 27-38.

STEMKE, M.; WOHNLICH, S.; ECKART, M. (2017): Untertage Pumpspeicherwerke – Hydrogeologische Aspekte der Nutzung von Steinkohlengrubenbauen im Ruhrgebiet. KW Korrespondenz Wasserwirtschaft · 2017 (10) · Nr. 8.



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