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Letzte Änderung / Last update: 2022-Aug-02

Bergwerke und Elektrizität

Themenfeld Energieversorgung
Vor allem im Ruhrpott, aber auch in anderen Gegenden Deutschlands gibt es zahlreiche aufgelassene Bergwerke. Sie sind ausgebeutet und bringen keine Erträge mehr, stellen eher Probleme dar. Jüngere werden noch mit Pumpen offen gehalten, andere hat man planmäßig mit Grundwasser volllaufen lassen. Als zusätzliches Problem stellen manche ein Umweltproblem dar, da man sie als inoffizielle Sondermülldeponie mitbenutzt hat, weswegen man Wasser aus ihnen ebenfalls wie gefährlichen Sondermüll behandeln muss.

Abgesehen von den genannten Problemen kann man sich überlegen, ob man diese unterirdischen, weitläufigen Anlagen nicht auch anderweitig weiterverwenden kann. Da fallen mir zwei Ansätze ein:

  • Bergwerk als riesige Wärmepumpe angesichts der deutlich höheren Temperaturen in tieferen Flözen;
  • Bergwerk als Unterwasser (tieferes Reservoir) eines Pumpspeicherwerks.

Bergwerk als Wärmepumpe

Die meisten Bergwerke sind mehrere hundert Meter tief. Dort unten ist die Umgebungstemperatur schon deutlich gegenüber der Oberfläche erhöht. Diese Temperaturdifferenz sollte man ausnutzen können. Durch die Verästelung in viele horizontale Strebe ergibt sich auch eine riesige Kontaktfläche zur warmen Umgebung in Gestalt des umgebenden Gebirges.

Einerseits könnte man mit relativ wenig Aufwand (dann aber auch mit weniger Ertrag) darauf setzen, dass wärmeres Wasser eine geringere Dichte aufweist und nach oben steigen möchte. Ich stelle mir vor, dass ein Rohrsystem mit geschickt ausgelegter Thermo-Isolation untereinander einen Kreislauf unterhalten könnte, der non-stop läuft: Warmes Wasser steigt (isoliert) auf, kühlt sich oben ab, sinkt dann wieder nach unten und erwärmt sich dort dann wieder. Das kann sich dann in tieferen Etagen auch horizontal über weite Strecken ausdehnen, immer mit geschickt eingesetzter Thermo-Isolation der Rohre, und somit das komplette Bergwerk nutzen. Im Kreislauf wäre dann eine Turbine platziert, die Strom generiert.

Andererseits kann man das Bergwerk auch als warmes Reservoir einer Wärmepumpenanlage verwenden, wie man es in kleinerem Maßstab auch heute schon mit Erdtanks oder im Boden verlegten Metallrohren anwendet. Hier steht halt ein vielfach größeres Reservoir mit größerer Temperaturdifferenz zur Verfügung. Und bei solchen thermodynamischen Systemen ist immer Prinzip, dass der Wirkungsgrad stark steigt, wenn die Temperaturdifferenz steigt. (Allerdings war Thermodynamik immer mein schwächstes Fach im Physikstudium.)

Das sind aber keinesfalls Ideen, die nur ich habe. In der Wikipedia gibt es den Artikel [WP Geothermie] und dort das Unterkapitel "2.4 Geothermie aus Bergbauanlagen". Und auch heise hat über ein entsprechendes Projekt berichtet. Dem kann ich mich also nur anschließen.


Bergwerk als Pumpspeicherwerk

Was braucht man für ein [WP Pumpspeicherkraftwerk]? Ein "Unterwasser" (tiefer gelegenes Wasserreservoir) und ein "Oberwasser" (das Gleiche eine Etage höher). Zwischen ihnen kann man Wasser hin und her pumpen. Bei Überschuss an Strom (bei Sturm von Windrädern) pumpt man damit Wasser nach oben, bei erhöhter Nachfrage lässt man das Wasser wieder hinab laufen, durch Generatoren hindurch, womit dann Strom erzeugt wird.

Bergwerke stellen für mich attraktive Kandidaten für das untere Reservoir dar. Das Volumen ist riesig. Wenn man nicht nur die vertikalen Schächte, sondern auch die horizontalen Strebe zusammennimmt, kommt soviel Volumen wie bei einem mittleren See zusammen. Das vor allem bei einem Höhenunterschied von bis zu mehreren 100 Metern und nicht nur von ein paar Dutzend.

Dann braucht man nur noch das obere Reservoir. Auch hier sind Bergwerke Kandidaten, da sie an der Oberfläche oft Teiche angelegt haben. Auch Kiesgruben gibt es allerorten, die auch oft ziemlich tief sind und damit reichlich Volumen darstellen.

Dann braucht es nur noch Pumpen, Turbinen und Generatoren. Auch das ist zum großen Teil schon standardmäßig vorhanden, vor allem Pumpen. Der Rest ist Standard-Technik und leicht nachrüstbar. Insgesamt erscheint mir das realistisch machbar.


Pumpspeicherwerk aus zwei Staubecken

In der Schweiz soll im Jahr 2022 ein besonderes Projekt in Betrieb gehen: ein Pumpspeicherwerk, das Wasser zwischen zwei riesigen Staubecken hin und her pumpt, und zwar in Nant de Drance, s. a. [WP Nant de Drance]. Die beiden Stauseen Vieux Emosson (oberer) und Emosson (unterer) sind durch Untergrundstollen verbunden, in die das Kraftwerk eingefügt ist. Wie bei anderen Pumpspeicherwerken wird bei Stromüberschuss Wasser vom unteren in den oberen Stausee gepumpt. Bei Strombedarf geht es anders herum, dabei wird Leistung von bis zu 900 MW erzeugt. Die Speicherkapazität beträgt 20 Millionen Kilowattstunden.






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