Geothermisches Potential eines ehemaligen Untertagebaus

Präsentation zum Thema: "Geothermisches Potential eines ehemaligen Untertagebaus"—  Präsentation transkript:

1 Geothermisches Potential eines ehemaligen Untertagebaus
Fohnsdorfer „Kohlenmulde“ in Österreich Universität Kassel Vorlesung: Geothermie Dozent: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch Vortrag: Katherina Schimani

2 Gliederung Einführung
Grundlagen der geothermischen Nutzung von Grubenwasser - Technik - Vorteile und Nachteile Erkundung des geothermisches Potentials Fohnsdorf - Machbarkeitsstudie - geplante Pilotanlage - Erstellung eines Modells - Kosten-Nutzen-Analyse - Ergebnisse und Fazit Ausblick

3 Einführung Bergbau in Deutschland: Stein- und Braunkohle, Erze und Salz seit 60er Jahren Kosten des Steinkohlebergbaus höher als der Weltmarktpreis  Verlassene Schächte und Einstellen der Wasserhaltung Nach der Einstellung der Wasserhaltung stellen Minen ein Reservoir für warmes Grundwasser da

4 Grundlagen - Technik

5 Grundlagen - Vorteile und Nachteile
Großes Volumen an Gestein und Grubenwasser bei ausreichender Gebirgsduchlässigkeit Gut bekannte bergtechnische, geologische und hydrogeologische Bedingungen Vorhandene Schächte Bergbau in meist dicht besiedelten Gebieten Wärmepumpe notwendig Chemie des Grubenwassers: Methan und CO2 in Kohleminen vorhanden, korrosive oder toxische Bestandteile, die Geräte beschädigen Möglichkeit der Ausflockung oder Ausfällung in Rohrleitungen, Armaturen Wärmepumpen

6 Erkundung des geothermischen Potentials in Fohnsdorf
Ehemaliger Braunkohlebergbau Ausdehnung von 30 km2 1130 m Tiefe Beendigung des Bergbaubetriebes: Schächte mit Füllgut verschlossen Einstellung der Wasserhaltung 1977 Studie: Erdwärmenutzung zu prüfen aus ökonomischer und ökologischer Sicht Bergwerk im österreichischen Fohnsdorf

7 Erstellung eines Modells des Bergwerks
Geologische Verhältnisse Kristalline Grundgebirge Tertiären Schichtfolgen Quartiäre Sedimente Konzeptuelles, standortspezifisches Modell Analyse des Grubenbildes, regionaler Bedingungen und hydrologischer und thermischer Parameter 3D Modell Wärme-Stofftransport Modellkalibrierung anhand vorhandener Temperaturdaten, Pumpversuchen

8 Modell des ehemaligen Bergwerks
Geologische Verhältnisse Querschnitt durch das Fohnsdorfer Becken, Quelle: bbr

9 Modell des ehemaligen Bergwerks
Konzeptuelles, standortspezifisches Modell, Quelle: bbr

10 Geplante Pilotanlage Konzept der geplanten Pilotanlage (Entnahmebrunnen 750 m), Quelle: bbr

11 Ergebnisse (1) Betriebsdauer von 30 Jahren
weitgehend konstante Wärmemenge kann gefördert werden Abkühlung des Grubenwassers an der Entnahmestelle 1,5 °C Geringe thermische Beeinflussung des Nutzhorizontes  ausreichend großes Wärmereservoir zur Wiedererwärmung der reinjizierten Wassers Temperaturverlauf am Förderbrunnensumpf nach einem Dauerbetrieb von 30 Jahren, Quelle: bbr

12 Ergebnisse (2) Amortisationsdauer der Projektes zwischen 3 und 8 Jahren Versorgung von Ca. 180 Niedrigenergiehäuser Wärmeertrag liegt bei MWh/a Vergleich zu Erdgas: Einsparungen von 61 – 83 % CO2 Äquivalente Nähe Wohn- und Gewerbeflächen wesentlicher Aspekt Erdwärmegewinnung im aufgelassenen Fohnsdorfer Kohlerevier nach derzeitigem Datenstand technisch möglich, wirtschaftlich rentabel und umweltfreundlich Chemische Betrachtung des Grubenwassers

13 Ausblick Geflutete Untertageminen besitzen geothermisches Potential, da sie essentielle Elemente für effektive geothermische Reservoire besitzen Netzwerk aus Schächten können zur Erhöhung der Pumpraten genutzt werden Grubenwasser  erneuerbare Energie, Simulation Pilotprojekt in Fohnsdorf zeigte nachhaltige ökologische und ökonomische Ergebnisse Projekte auch in Deutschland in ehemaligen Bergbauregionen möglich (Aachen) Optimaler Gebrauch des Grubenwassers: weiterführende Studien, da die Struktur der Reservoire sehr komplex und ortsabhängig sind

14 Quellen Bazargan, B. 2008: Geothermal Use Of Deep Flooded Mines, Post-Mining 2008 bbr - das Fachmagazin für Leitungsbau, Brunnenbau und Geothermie 06/2013 Erkundung des geothermischen Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus Scheitelig, K.: Geothermie aus Grubenwasser – regenerative Energie aus stillgelegten Steinkohlebergwerken, verfügbar unter:

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

16 Lageplan des 3D-Modells

17 Temperaturfeld des 3D-Modells mit einem Dublettensystem