MineATES - Nutzung grundwassererfüllter bergbaulicher Hohlräume als thermische Energiespeicher

Abstract

Ziel des Forschungsprojekts MineATES war die systematische Bewertung stillgelegter, grundwassergefüllter Bergwerke als saisonale Wärme- und Kältespeicher (Mine Thermal Energy Storage, MTES). Diese ehemaligen Grubenbauwerke stellen eine potenziell verfügbare Infrastruktur zur klimaneutralen Energiezwischenspeicherung dar. Durch eine ganzheitliche Betrachtung von untertägigen Bedingungen (geotechnisch, hydrogeologisch, hydrochemisch) und den obertägigen Energiebedarf sowie der Energiebereitstellung sollten neue Anwendungen für die Wärmewende erschlossen werden. Umgesetzt wurde dies mittels eines MTES-Reallabors in dem Forschungs- und Lehrbergwerk Reiche Zeche der TU Bergakademie Freiberg und weiteren Standorten. Untersucht wurden die hydrochemischen Auswirkungen des MTES-Betriebs und des Foulings auf unterschiedliche Wärmeübertragerplatten. Das Reallabor in der Reichen Zeche wurde intensiv mit Sonden ausgestattet, womit die Wärmeausbreitung im Wasser und Gestein bestimmt werden konnte. Gestützt wurden die Ergebnisse mit Modellierungen und Simulationen der Wärmeausbreitungen im Reallabor und in bergbaulichen Hohlräumen. Des Weiteren wurden die obertägige Situation in der Umgebung der Reallabore hinsichtlich Energiebedarfs und -bereitstellung betrachtet, Netzversorgungskonzepte erstellt und geeignete Quartiere ausgewählt und einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen. MineATES generierte belastbare Daten zur geothermischen Nutzung von Grubenbauen, schaffte erstmals eine übertragbare Methodik für Monitoring, Wärmeübertragerdesign und Systemintegration und leitete konkrete Handlungsempfehlungen für Betreiber, Planer und Behörden ab. Der entwickelte Kriterienkatalog und die hier gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen ein Überblick für ein effizientes Screening potenzieller Standorte – ein essenzieller Beitrag zur Übertragbarkeit und Skalierung von Mine Thermal Energy Storage in Deutschland.