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Grubenwasser

Wärme- und Kältegewinnungskonzepte bei der Nutzung von Grubenwässern. Quelle: Grab, Storch und Groß

Grubenwasser ist bergmännisch für das Wasser, das in Bergwerken zuammen mit der Rohstofförderung gefördert wird. Die angewendete Technologie wird Wasserhaltung genannt. Sie spielt auch (unendlich) lange nach Schließung eines Bergwerks möglicherweise noch eine Rolle.

Da Grubenwässer die Temperatur des Gebirges haben, aus dem sie Kommen, können sie je nach Teufe und Anwendung mit oder ohne Wärmepumpe geothermisch genutzt werden. Im Ruhrgebiet könnte z. B. der geothermischen Grubenwassernutzung im Zuge der 'Wärmewende' eine große Bedeutung zukommen.

Potenziale in NRW

Die Potentialstudie „Warmes Grubenwasser“ des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbrau-cherschutz NRW (LANUV-Fachbericht 90) stellt als Ergebnis signifikante Potenziale des warmen Grubenwassers und der Bergbauinfrastruktur besonders im Ruhrrevier fest. – Auf Basis dieses Potentials stellt die Studie im Rahmen ihrer Hot-Spot-Analyse für die künftigen Wasserhaltungs-standorte des ehemaligen Steinkohlenbergbaus die nachfolgend skizzierte Situation wie in Tab. 1 zusammengefasst dar.

Im Hinblick auf das verfügbare Energiepotential kann dabei für die sechs zukünftigen Wasserpro-vinzen im Bereich des Ruhrgebiets festgehalten werden, dass an den Standorten der zukünftigen zentralen Wasserhaltung – und hier aufgrund der recht attraktiven Temperaturen (ca. 30°C bis 35°C) und der großen Fördervolumina insbesondere in Walsum (Fördermenge ab 2020 ca. 8 Mio. m³ pro Jahr) und in Lohberg (Fördermenge ab ca. 2035 rd. 43,8 Mio. m³ pro Jahr) – attraktive Nutzungen erfolgen können.

Standort

Volumen-strom

max. ΔT

Dichte

Wärme-

kapazität

max. therm. Leistung

theor. Wärme-energiepotenzial

max. elektrische Leistung

 

[l / s]

[K]

[kg / m³]

[kJ / (kg*K)]

[MWth]

[GWh/a]

[kWel]

Haus Aden

406

18

1.006,3

4,1

30,3

265,1

872,6

Walsum

254

23

1.034,3

3,9

23,7

207,6

682,6

Lohberg

1.104

29

1.048,4

3,8

128,5

1.126,1

3700,8

Friedlicher Nachbar

270

14

999,2

4,2

15,7

137,9

452,2

Heinrich

634

12

999,2

4,1

31,4

274,6

904,3

Robert Müser

336

14

1.000,2

4,2

19,6

171,7

564,5

(Quelle LANUV NRW (2018) ergänzt durch berechnetes theoretisches elektrisches Leistungspotential (Schiffer et al. 2019 überarbeitet))

Grubenwasserspeicher

Eine bisher weitgehend ungenutzte Ressource stellt das Grubenwasser dar. Es wird in der Öffent-lichkeit meist sehr negativ assoziiert und wird als Umweltbelastung angesehen. Besonders kri-tisch wird dabei die hohe Mineralisation bewertet. Für die mögliche Nutzung des Grubenwassers stellt diese jedoch eine wertvolle Ressource dar. Enthaltene Salze oder Mineralstoffe könnten stark aufkonzentriert und als Sohlen an Industriepartner abgegeben oder verkauft werden.

Denkbar wären dafür Membranverfahren und Niedrigtemperaturverdampfung. Bei dem erstge-nannten Membranverfahren wird die Flüssigkeit durch den Einsatz einer semipermeable Memb-ran gepresst und so Stofffrachten abgetrennt. Durch Umkehrosmose ist auch eine Trennung von gelösten Mineralstoffen möglich. Um eine ausreichende Reinigung und Abtrennung zu gewähr-leisten sind jedoch sehr hoher Druck notwendig. Daher wäre auch eine Niedrigtemperaturver-dampfung denkbar, bei dem das Grubenwasser auch unter Druck gesetzt würde, jedoch gleich-zeitig erhitzt und so zum Verdampfen gebracht würde. Zurück blieben die Mineralfracht und destil-liertes Wasser. Das Wasser könnte je nach Bedarf bis auf Trinkwasser- oder Nutzwasserqualität remineralisiert (designed), in Flüsse eingeleitet oder auch als destilliertes Wasser verkauft wer-den. Die Rückstände könnten getrennt oder in geeigneter Qualität gewonnen und als Mineralstoffe verkauft werden.

Bespiele

Beshervrealisierte Beispiele zur Grubenwassernutzung sind:

  • Zollverein
  • Marl

Rechtlich hat das Grubenwasser gegenüber anderen Wässer, die ebenfalls dem Grundwasser zuzuordnen sind, eine Sonderrolle.

Zu unterscheiden ist die Grubenwasserhaltung vom Management oberflächennaher Grundwässer, die Aufgrund der Bergsenkungen ebenfalls gepumpt werden müssen, um Seenbildungen zu vermeiden.

Literatur

LANUV NRW (2018): Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW: Potentialstudie Warmes Grubenwasser. Fachbericht 90, Recklinghausen.

Schiffer, Rolf, Lisa Wagner, Florian Wintersberg, Stefan Wohnlich: Wertschöpfung auf Basis geothermischer Energie im Umfeld der Berg-bauindustrie, DGK, München, 2019.

Videos

https://www.youtube.com/watch?v=T86TxPYSK6o

zuletzt bearbeitet Februar 2020