Uni-Bayreuth

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Hydrogeologische Aspekte der geothermischen Nutzung aus Grubenwasser in stillgelegten Erzbergwerken (Grube Ameise, Siegen)

Marion Stemke1, Stefan Wohnlich1
1 Angewandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

P 8.7 in Geothermie und Geocooling

Im Siegener Erzbergbaurevier wurden im Laufe der letzten 2500 Jahren eine Vielzahl von Schächten zur Gewinnung von Eisenerz aufgefahren. Im Zuge der Stilllegung in den 1960er Jahren stieg der Grundwasserstand wieder auf Normalniveau. Viele der häufig bis 900 m tiefen Schächte (tiefster Schacht 1360 m) sind heute noch zugänglich und können auch für eine geothermische Nutzung erschlossen werden.

Das Ziel des Vorhabens ist die neuartige Versorgung eines neu erschlossenen Gewerbegebietes mit Bergwerkswärme und die Einspeicherung nicht benötigter Ab- und Prozesswärme in das Altbergwerk „Grube Ameise“ in Siegen. Dazu wird eine speziell für den Altbergbau neu entwickelte 2 Phasen-Wechselsonde (Einspeicherung von Wärme in den Sommermonaten und der Entnahme in den Wintermonaten) mit dem Transportmittel CO2 gebaut und deren Effektivität unter Realbedingungen getestet. Grundlegend sind die  geotechnischen und hydrogeologischen Voraussetzungen für den Einsatz derartiger Sonden in Schächten des Altbergbaus und die Übertragbarkeit der Ergebnisse.

Zunächst werden die hydrogeologischen, hydraulischen und hydrochemischen Bedingungen im Schacht, den alten Strecken und Abbaubereichen sowie deren Anbindung an das hydraulische System des Gebirges ermittelt. Die hydrogeologischen und hydraulischen Aspekte werden mittels einer Tiefensonde (Ermittlung pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung) bis in 1000 m Tiefe untersucht. Künftige Ziele sind  die Quantifizierung der Fließpfade und Fließ- bzw. Aufenthaltszeiten, hydraulische Verbindungen und Parameter (kf-Wert, Dispersivität, Porosität) mit Hilfe von tiefenabhängigen Tracerversuchen. Parallel dazu erfolgt die Erfassung möglicher hydrochemischen Veränderungen durch den Sondenbetrieb (z.B. in Bezug auf Korrosion). Die Datenermittlung erfolgt durch in Situ Messungen sowohl vor als auch während des Sondenbetriebes um Veränderungen im Strömungsverhalten des Wassers im Schacht detektieren zu können.

Die Ergebnisse werden anhand von hydraulischen und hydrogeochemischen Modellen (Feflow, Leapfrog, PhreeqC)  in Bezug auf  Auswirkungen des Sondenbetriebes auf die Grundwasserströmung im Grubengebäude sowie zur Prognose der hydrochemischen und -physikalischen Eigenschaften des Wassers bei langfristigem Einsatz der Sonde herangezogen.



FENCHEL, W. et al. (1985): Sammelwerk Deutsche Eisenerzlagerstätten: 1. Eisenerze im Grundgebirge (Varistikum). Die Sideriterzgänge im Siegerland-Wied-Distrikt.-Geologisches Jahrbuch Reihe D, Bd. 77, 517 S., E. Schweitzerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart.

HEYL, K. E. (1954): Hydrochemische Untersuchungen im Gebiet des Siegerländer Erzbergbaus.- Dissertation Universität Heidelberg, 72 S., Heidelberg.

Letzte Änderung 31.10.2013