Veranstaltungsprogramm

Das WINZER-Projekt erforscht die Möglichkeiten und Herausforderungen im Zusammenhang mit der saisonalen Wärmespeicherung in gefluteten unterirdischen Kohlebergwerken. Es beinhaltet eine Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und Fachleuten aus der Industrie, die sich auf den sicheren und effizienten Betrieb von Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) in stillgelegten Kohlebergwerken konzentrieren.

Seit 2022 arbeitet das Projektteam daran, die ehemalige Kleinzeche unter dem Campus des Fraunhofer IEG als Wärmespeicher zu nutzen. Man entnimmt dem Bergwerk Grubenwasser, erwärmt es über Wärmetauscher mit Abwärme oder Sonnenenergie und pumpt es in die alten, ungenutzten Grubenbaue zurück. Dort erwärmt es das umgebende Gestein, das die Wärme lange speichern kann. Wird die Wärme im Winter zum Heizen benötigt, holt man das warme Grubenwasser wieder heraus und entzieht ihm die Wärme erneut über den Wärmetauscher. Kleinere Bergwerke, wie das auf dem Gelände des Fraunhofer IEG, bieten sich für solche Speicherkonzepte an, da die Kohle hier nur in geringen Tiefen bis 80 Metern abgebaut wurde. Das Bergwerk hat zudem den Vorteil, dass es ein geschlossenes Volumen hat und das erwärmte Wasser die Hohlräume des Bergwerks nicht verlässt. Das Projekt untersucht auch die Anwendung und Übertragbarkeit auf tiefere Bergwerke und eine ehemalige Untertagefabrik. Die tiefen Großzechen werden durch die zentrale Grubenwasserhaltung der RAG Aktiengesellschaft (ehemals Ruhrkohle AG) beeinflusst und unterliegen damit einem ständigen Gruben- und Grundwasserstrom. Sie stellen somit ein offenes System dar.

Dieser Beitrag fokussiert sich auf die Entwicklung thermohydraulischer Modelle zur Simulation und Bewertung zukünftiger Standorte, um die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit von Grubenwärmespeichern zu erhöhen. Dazu werden 3 Standorte mit unterschiedlichen Eigenschaften betrachtet und die Herausforderungen an die Modellierung dargestellt. Als Softwarecode für die numerische Modellierung wurde das 3D-Grundwasserströmungs- und Transportmodell SPRING (König, C. et al. 2024) ausgewählt. Darauf aufbauend können mittels numerischer Simulationen realistische Nutzungsszenarien, angepasst an den Wärme- und Kältebedarf, betrachtet werden.