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Enger Schulterschluss zwischen Fraunhofer-Institut für Geothermie und Ruhr-Universität Bochum

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Mit dem Wegfall der Kohle- und Erdgasverbrennung braucht die Fernwärme eine neue Energiequelle. Dafür bietet sich die Erdwärme, in ehemaligen Bergbauregionen auch die Wärme von Grubenwasser an. Wie sie sich optimal nutzen lässt, steht im Mittelpunkt der Arbeit von Prof. Dr. Rolf Bracke. Zum 1. Mai 2020 wurde er auf den neuen Lehrstuhl für Geothermische Energiesysteme an der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum (RUB) berufen. Zudem ist er Leiter der neuen Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie, kurz IEG, die Anfang 2020 ihre Arbeit aufgenommen hat und in die das Internationale Geothermiezentrum Bochum integriert wurde.

© Fraunhofer IEG/Kreklau // Prof. Dr. Rolf Bracke beschäftigt sich mit Aspekten der Energiewende.

„Mit der gemeinsamen Berufung von Rolf Bracke festigt die RUB nicht nur den Zusammenschluss mit außeruniversitären Partnern“, so Prof. Dr. Andreas Ostendorf, Prorektor für Forschung, Transfer und wissenschaftlichen Nachwuchs der RUB. „Wir steigern auch die Sichtbarkeit und Attraktivität des Forschungsstandorts Bochum.“

Grubenwasser kann Wärme liefern

„Deutschland verfügt über eine gigantische Fernwärmeinfrastruktur, die heute mit Wärme aus der Stein- und Braunkohleverbrennung, Abwärme aus der Stahlindustrie und zu einem kleineren Teil aus der Müllverbrennung gespeist wird“, erklärt Rolf Bracke. Wenn die Kohleverbrennung wegfällt und immer mehr Müll recycelt wird, müssen für die Wärme neue Quellen genutzt werden, und zwar schon in etwa 15 Jahren. Tiefe Erdwärme und – besonders im Ruhrgebiet – die Wärme der Grubenwässer kommen dafür infrage.

Neue Bohrtechniken und Wärmepumpen

Die Herausforderungen an die Forschung liegen unter anderem darin, neue Bohrverfahren zu entwickeln, die es erlauben, schnell und sicher bis in vier oder fünf Kilometer Tiefe vorzudringen. „Wir arbeiten zum Beispiel mit Laser- oder Plasmatechnik“, sagt Rolf Bracke. Auch die technischen Anwendungen rund um die Nutzung der Tiefenwärme müssen weiterentwickelt werden. Da geht es etwa um Hochtemperaturwärmepumpen. „Man muss sich bewusstmachen, dass die Verbrennung fossiler Energieträger über 600 Grad Wärme freisetzt, wogegen die heutigen Fernwärmenetze nur um die 100 Grad heißes Wasser benötigen. Dies bedeutet, dass die meiste fossile Wärme gar nicht genutzt werden kann", so Rolf Bracke. „Für die Dekarbonisierung der Wärmesysteme mit Geothermie muss also entweder bis in drei Kilometer Tiefe gebohrt werden – dort hat das natürliche Thermalwasser diese Temperatur. Oder man verwendet das bis zu 35 Grad warme Grubenwasser direkt beziehungsweise heizt es bei Bedarf noch weiter auf. So wird ein Bergwerk im Sommer zum saisonalen Wärmespeicher für nicht nutzbare Abwärme aus der Gebäudekühlung oder der Industrie. Hochtemperaturwärmepumpen bringen das auf 70 Grad vorerwärmte Grubenwasser anschließend auf Fernwärmetemperatur von über 100 Grad. Der Kohlebergbau und seine Hinterlassenschaften können also zur Grundlage für moderne Wärmesysteme der nächsten Generation werden", führt der Forscher weiter aus.

Zur Person

Rolf Bracke studierte an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen und arbeitete danach lange in der freien Wirtschaft, bevor er 2002 Professor an der Hochschule Bochum wurde. Im Rahmen seiner international angelegten Forschungsarbeiten hat er dort das Geothermiezentrum Bochum als herausragende Einrichtung in diesem Feld aufgebaut. „Damit hat er die Grundlagen für die neue Fraunhofer-Einrichtung IEG geschaffen“, unterstreicht Prorektor Andreas Ostendorf. Schon in dieser Zeit war er über eine Vielzahl an Kooperationen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der RUB verbunden.

So hat er auf Seiten der Hochschule Bochum insbesondere die Graduiertenschule „Applied Research on Geothermal Energy Systems“ mit der Fakultät für Geowissenschaften der RUB erfolgreich etabliert und ist darüber hinaus Mitglied der Research Departments „Subsurface Modeling and Engineering“ sowie „Closed Carbon Cycle Economy“. Mit der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften und der Fakultät für Maschinenbau hat Rolf Bracke bereits eine Vielzahl an Kooperationsprojekten durchgeführt.

„Der Aufbau des Lehrstuhls an der RUB ist für mich besonders spannend, weil es darum geht, die Ingenieurwissenschaft mit den Geowissenschaften und der Materialforschung zu verbinden“, sagt Rolf Bracke. „Es ist eine echte Schnittstellenaufgabe, an der sich die RUB mit ihrem Leitmotto ‚Creating Knowledge Networks’ beweisen kann.“

Sichtbare Stärke von Stadt und Region

Die RUB hat mit der Berufung von Rolf Bracke die gemeinsamen Berufungen mit allen großen außeruniversitären Forschungsorganisationen in Deutschland weiter intensiviert. Das Anfang 2019 genehmigte neue Max-Planck-Institut für Cybersecurity and Privacy befindet sich im Aufbau und hat bereits mit der Berufung der ersten Gründungsdirektoren die Forschungstätigkeit aufgenommen. Die neue Fraunhofer-Einrichtung IEG wird gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht in Oberhausen, mit der die RUB eine langjährige enge Zusammenarbeit verbindet, insbesondere die Forschung zu regenerativen Energiesystemen und der Energiewende in Deutschland und Europa an der RUB erheblich verstärken. Dieses Synergiepotenzial steigert auch die Attraktivität und internationale Sichtbarkeit der Wissenschaftsstadt Bochum und der Forschungsregion Ruhrgebiet.

Text: Meike Drießen

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:

Prof. Dr. Andreas Ostendorf

Prorektor für Forschung, Transfer und wissenschaftlichen Nachwuchs

Ruhr-Universität Bochum

Tel.: +49 234 32 23923


E-Mail: prorektor-forschung@rub.de