Das Fraunhofer IEG hat mit der Bohranlage BO.REX gezielt einen ehemaligen Grubenstollen in rund 120 m Tiefe erschlossen. (Quelle: Markus Mollwitz /Fraunhofer IEG)
In Bochum konnte das Fraunhofer IEG vier Bohrungen in ein ehemaliges, heute geflutetes Kohlebergwerk im Rahmen des EU-Projekts PUSH-IT erfolgreich abschließen. Das Team traf mit seiner mobilen Bohranlage BO.REX in rund 120 m Tiefe jeweils einen nur wenige Meter breiten Stollen. Das Projekt zeigt, dass sich Grubenwasser auch in nicht mehr zugänglichen Bergwerken mit konventioneller Bohrtechnik erschließen lässt. Damit ist klar, dass nicht auf aufwendige Richtbohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasindustrie zurückgegriffen werden muss, um Zugang zu gefluteten Bergwerken zu erlangen.
Grubenwasser als Wärmequelle in Ballungsräumen
Gegenüber natürlichen geologischen Formationen, die Wasser für Wärmeanwendungen führen, bieten Bergwerke in der Regel höhere Förderraten, erklärte das Fraunhofer IEG anlässlich der gelungenen Demonstration. Der Vorteil gefluteter Bergwerke als Wärmequellen ist, dass sie oft in urbanen Gebieten liegen, wo die Wärme zum Heizen oder als Prozesswärme gebraucht wird. Auch zur Langzeitspeicherung von Wärme, etwa aus Rechenzentren, sind Grubenwasserspeicher bestens geeignet. Die Möglichkeit, geflutete Bergwerke wieder zugänglich zu machen, eröffnet Projektentwicklern und Betrieben neue Wege, Grubenwasser für ihre Wärme- oder Kälteversorgung zu erschließen.
Fraunhofer IEG verbindet das Wissen über den Untergrund mit eigener Bohr- und Messtechnik, um komplexe Fragestellungen im Untergrund zu lösen. So ist die hohe Zielgenauigkeit mit einer mittelgroßen Anlage, die in Bochum zum Einsatz gekommen ist, bemerkenswert. In rund 120 m Tiefe wurden nur wenige Meter breite bergbauliche Hohlräume getroffen. Trotz einer Zugkraft von 40 t und einer Masthöhe von über 12 m ist die BO.REX-Bohranlage nur 2,5 m breit und erlaubt dadurch den zielgenauen Einsatz auch auf kleinen Freiflächen zwischen Gebäuden. Speziell angepasste Beschwerungsgewichte am Bohrgestänge, genaue Untergrundkenntnisse und exakte Vorplanung halfen, den Bohrmeißel sicher in den gefluteten Bergwerksbereich zu führen.
Zukünftiger Teil der Energieinfrastruktur
Ehemalige Bergwerke gelten bisher vor allem als Ewigkeitsaufgabe des Bergbaus. Die Bohrungen zeigen, dass ehemalige Bergwerke künftig Teil der Energieinfrastruktur für die Wärmewende sein können. Die Möglichkeit, geflutete Bergwerke über Bohrungen zu erschließen, kann für Stadtwerke, Kommunen, Bergwerkseigentümer und Projektentwickler eine wichtige Option zur Wärme- und Kälteversorgung sein.
Alte Bergwerke füllen sich nach dem Ende der bergbaulichen Aktivitäten mit Grubenwasser, das viel Wärmeenergie speichern kann. Im Projekt PUSH-IT prüfen Forschende, wie sich ein Bergwerk mit wenig Aufwand als Speicher für überschüssige Wärme erschließen und nutzen lässt. Die Bohrungen schaffen Zugänge zum Grubenwasserkörper. Über diese kann das Wasser gefördert und nach seiner Nutzung wieder an anderer Stelle eingeleitet werden.
Im Rahmen des Bochumer PUSH-IT-Projekts wurden auch neueste Messsensoren in den Bohrungen installiert und mit einer Unterwasserdrohne die bergbaulichen Hohlräume untersucht. Die Aufnahmen zeigen typische klare und trübe Wasserschichten sowie die seitlichen Felswände und belegen, dass die Bohrungen wie geplant in die richtigen Hohlräume eingedrungen sind. Alle Ergebnisse der Untersuchungen sollen für weitere angewandte Forschung am Standort genutzt werden.
Die Bohrungen bilden auch die Grundlage für den kommenden Speichertest. Er soll zeigen, welche thermische Speicherkapazität der Standort erreichen kann. Erst danach lässt sich bewerten, ob und wie das Bergwerk künftig als Wärmequelle oder Wärmespeicher für lokale Nutzer wie Rechenzentren oder Gebäude im Bochumer Süden dienen kann und ob Investitionen in die notwendige Infrastruktur wirtschaftlich sind.
Europäisches Projekt zur Wärmespeicherung
PUSH-IT steht für „Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs“. Das Projekt erprobt an sechs Standorten drei Arten unterirdischer Wärmespeicher. Der Bochumer Standort besitzt ein altes geflutetes Bergwerk, das als Grubenwärmespeicher dienen soll.
Das Fraunhofer IEG und die Ruhr-Universität Bochum entwickeln den Standort gemeinsam. Das Projekt mit 18 europäischen Partnern läuft von Januar 2023 bis Dezember 2026. Die EU fördert PUSH-IT am Fraunhofer IEG mit 3,8 Mio. €, das Gesamtbudget beträgt 17,9 Mio. €.
Weitere Informationen: ieg.fraunhofer.de