FOHNSDORFER „KOHLENMULDE“ IN ÖSTERREICH

U N I V E R S I TÄT KA SS E LVO R L E S U N G : G E O T H E R M I ED O Z E N T: P R O F. D R . R E R . N AT. M A N F R E D KO C HVO RT R A G : KAT H E R I N A S C H I M A N I

Geothermisches Potential eines ehemaligen

Untertagebaus

2 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Grundlagen - Technik

5 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Grundlagen - Vorteile und Nachteile

Vorteile 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 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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/

7 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Erstellung eines Modells des Bergwerks

3D Modell Wärme-Stofftransport

Modellkalibrierung anhand vorhandener Temperaturdaten, Pumpversuchen

Konzeptuelles, standortspezifisches ModellAnalyse des Grubenbildes, regionaler Bedingungen und hydrologischer und thermischer Parameter

Geologische Verhältnisse Kristalline Grundgebirge

Tertiären SchichtfolgenQuartiäre Sedimente

8 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Modell des ehemaligen Bergwerks

Querschnitt durch das Fohnsdorfer Becken, Quelle: bbr

Geologische Verhältnisse

9 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Modell des ehemaligen Bergwerks

Konzeptuelles, standortspezifisches Modell, Quelle: bbr

10 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Geplante Pilotanlage

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

11 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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

13 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

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

15 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

16 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Lageplan des 3D-Modells

17 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus

Temperaturfeld des 3D-Modells mit einem Dublettensystem