Hintergrund

In Deutschland werden regenerative Energieträger seit mehr als 20 Jahren stetig ausgebaut. Insbesondere bei der Stromversorgung ist der Anteil der erneuerbaren Energien stetig gewachsen. Die Versorgung mit regenerativer Wärme und Kälte stagniert jedoch. Ein zentrales Problem sind dabei die fehlenden saisonalen Speichermöglichkeiten, um z. B. solare Überschüsse aus dem Sommer zur Deckung des höheren Bedarfs im Winter zu nutzen. Auf dem Gelände des Fraunhofer IEG in Bochum wurde bereits die oberflächennahe IEG Kleinzeche mit drei Bohrungen erschlossen um sie als zukünftigen Wärmespeicher zu nutzen. Zusätzlich wurde bereits eine Solarthermieanlage mit einer Leistung von 30 kW installiert, wodurch das gehobene Grubenwasser auf bis zu 60°C erwärmt und wieder injiziert (eingespeichert) werden kann.

Projekt WINZER

Die bestehende Anlage in Bochum wird im Rahmen des Projektes genutzt, um ein gesamtheitliches condition monitoring durchzuführen. Daraus sollen Erkenntnisse zur hydrochemischen, mikrobiologischen, geomechanischen und grundwasserökonomischen Beschaffenheit des Grubenwassers abgeleitet werden. Zusätzlich werden die Anlagenbestandteile in Abhängigkeit vom zyklischen Betrieb untersucht. Anhand der zu ziehenden Schlussfolgerungen können Konzepte und Technologien zur Machbarkeit und Optimierung sowie dem sicheren Betrieb von Wärmespeichern in ehemaligen Kohlezechen abgeleitet werden.
Das Projekt verfolgt die folgenden Gesamtziele:

• Aufzeigen der Potenziale und Herausforderungen von Grubenwärmespeichern in urbanen Ballungsräumen unter verschiedenen nicht idealen Randbedingungen
• Überprüfung und Umsetzung der Übertragbarkeit auf andere Standorte
• Untersuchung der Besonderheiten der unterschiedlichen Kohlearten im Hinblick auf die Schadstoffmobilisierung in relevanten Temperaturbereichen

Die TU Bergakademie Freiberg betrachtet dabei das Wärmeübergabesystem zwischen Wärmespeicher untertage und Wärmeabnehmer, bzw. Wärmelieferanten übertage. Dabei soll eine miniaturisierte Grundwassergeothermieanlage inklusive Wärmeübergabesystem entwickelt, konstruiert und am Standort der IEG Kleinzeche aufgebaut werden. Dieser Versuchsstand dient der Entwicklung, Erprobung und Optimierung eines innovativen Wärmeübergangsystems inkl. Betrachtung der optimalen Anlagenfahrweise, möglicher Vorbehandlungsverfahren und modifizierter Wärmeübertrager. Zudem wird eine Auswahl der wichtigsten Oberflächenkennzahlen zur Quantifizierung des Foulingreduktionspotenzials für die mit Grundwasser umströmten Bauteile getroffen.