Ehemalige Bergwerke könnten künftig einen wichtigen Beitrag zur Wärme- und Kälteversorgung von Wohngebäuden und Gewerbeeinheiten leisten. Das Fraunhofer IEG hat in Bochum nun vier Bohrungen in ein ehemaliges, heute geflutetes Kohlebergwerk im Rahmen des EU-Projekts PUSH-IT („Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs“) erfolgreich abgeschlossen.
„Der Untergrund ist eine bisher zu wenig beachtete Ressource in der Wärmetransformation. Das Projekt hat gezeigt, dass sich Grubenwasser auch in nicht mehr zugänglichen Bergwerken mit konventioneller Bohrtechnik erschließen lässt. Statt aufwendiger Richtbohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasindustrie können wir auch mit mittelgroßen Anlagen Zugang zu gefluteten Bergwerken schaffen“, erläutert Florian Hahn, Leiter des Kompetenzzentrums Bergbaufolgenutzung am Fraunhofer IEG. Auch wenn es natürliche geologische Formationen gibt, die genug Wasser für Wärmeanwendungen führen, bieten Bergwerke in der Regel höhere Förderraten. Zudem liegen sie oft in urbanen Gebieten, also dort, wo die Wärme zum Heizen oder als Prozesswärme gebraucht wird. Auch zur Langzeit-Speicherung von Wärme, etwa aus Rechenzentren, sind Grubenwasserspeicher bestens geeignet.
Die hohe Zielgenauigkeit mit einer mittelgroßen Anlage ist besonders bemerkenswert. In rund 120 Metern Tiefe wurden nur wenige Meter breite bergbauliche Hohlräume getroffen. Das Fraunhofer IEG plante vier Bohrungen und führte sie mit der mobilen Bohranlage BO.REX aus. Trotz einer Zugkraft von 40 Tonnen und einer Masthöhe von über zwölf Metern ist die Bohranlage nur 2,5 Meter 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.
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 Wasser. Grubenwasser kann viel Wärmeenergie speichern. Geflutete Bergwerke können so eine große Geobatterie darstellen. 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.
Stefan Klein, Projektleiter des Bochumer PUSH-IT-Projekts, hat mit seinem Team 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.