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

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

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

Grundlagen - Technik

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

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 http://www.kultur.steiermark.at/cms/beitrag/10089213/7716775/

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

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

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

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

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

Ergebnisse (2) Amortisationsdauer der Projektes zwischen 3 und 8 Jahren Versorgung von Ca. 180 Niedrigenergiehäuser Wärmeertrag liegt bei 1.888 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

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

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: http://www.wfg-aachen.de/LinkClick.aspx?fileticket=eRgfEhMO%2Fwo%3D&tabid=79&mid=404&language=de-DE&forcedownload=true http://www.kultur.steiermark.at/cms/beitrag/10089213/7716775/ http://www1.wdr.de/themen/wirtschaft/grubenwasser100.html

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Lageplan des 3D-Modells

Temperaturfeld des 3D-Modells mit einem Dublettensystem