Energetische Nutzung von Grubenwasser durch Niedrigtemperatur-Stromerzeugung

„Die Nach- und Umnutzung bergbaulicher Infrastruktur bietet eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten. Hierzu zählt auch das geothermische Nutzungspotential, das als basislastfähiger Energieträger einen Beitrag zur Grundsicherung der Energieversorgung im Wärmesektor – aber auch im Bereich der elektrischen Energiegewinnung – liefern kann.
So fallen im Ruhrgebiet jedes Jahr rund 80 Millionen m³ an Grubenwasser an. Laut einer Studie des LANUV enthält dieses Wasser Temperaturen von bis zu 35°C.* Bei älteren Untersuchungen in den infrastrukturellen Einrichtungen der bergmännischen Wasserwirtschaft wurden Temperaturen von bis zu < 50°C ermittelt. Es existiert somit ein enormes energetisches Nutzungspotential. Anwendungen fokussieren sich zurzeit auf die lokale, geothermische Wärmenutzung in Einzelprojekten und Gebäuden, dabei überwiegend auf die Heizperiode in der kalten Jahreszeit. Möglichkeiten der Nutzung von warmem Grubenwasser zur Niedrigtemperatur-Stromerzeugung sind in diesem Kontext noch wenig untersucht und noch nicht zum Einsatz gebracht worden.
Dabei existieren technische Möglichkeiten zur Niedrigtemperatur-Stromerzeugung sowie zur Aufwertung, Speicherung und Rückgewinnung der Energie. Grundsätzlich ist es möglich, mittels eines ORC-Prozesses (ORC = Organic Rankine Cycle**) schon ab einer System-Eingangstemperatur von 20°C elektrischen Strom zu erzeugen. Am Markt existieren ORC-Systeme, die bei einer Eingangstemperatur von 70°C mit einem Wirkungsgrad von 5 – 7 Prozent eine Stromerzeugung ermöglichen. Darüber hinaus ist eine Stromerzeugung durch eine Niedrigtemperatur-Verdampfung bereits bei einer Eingangstemperatur unter 55°C möglich. Wie in einem Forschungsprojekt nachgewiesen, ist die eingesetzte Technologie grundsätzlich in der Lage, bei Warmwassertemperaturen von weniger als 30°C Strom zu erzeugen.
Ein unter Mitwirkung des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) entwickeltes System beabsichtigt temporär überschüssige Energie als Wärmeenergie in sogenannten Carnot-Batterien zwischenzuspeichern. Bei Bedarf kann die gespeicherte Wärme in elektrische Energie umgewandelt werden.
In dem Projekt wird die technische Umsetzung der Niedrigtemperatur-Stromgewinnung und Speicherung nach dem Prinzip der Carnot-Batterie zur energetischen Nutzung des Grubenwassers erarbeitet.
Eine derartige Nutzung und Inwertsetzung energiereicher Wässer würde einen Anteil zur Energiewende leisten sowie einen Beitrag zum Klimaschutz liefern. Zukünftig kann die hieraus erzeugte elektrische Energie von den Produzenten, in der Regel Stadtwerke und Stromkonzerne, dezentral in das elektrische Netz eingespeist werden. Die Technologie lässt sich national und international vermarkten.“


Anmerkung der Redaktion:

* Die Grubenwasser-Studie finden Sie unter https://www.lanuv.nrw.de/fileadmin/lanuvpubl/3_fachberichte/LANUV-Fachbericht_90_web.pdf

** Weitere Informationen zum Organic Rankine Cycle finden Sie unter https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/o/organic-rankine-cycle-orc.html

Der vorliegende Vorschlag wurde an folgende Themenforen weitergegeben:

04 Urbane Energielösungen für die Metropolregion

Weiterführende Informationen zu allen Themenforen finden Sie unter www.land.nrw/de/themenforen-der-ruhrkonferenz.

Alle Beiträge wurden redaktionell bearbeitet. Originalpassagen sind durch An- und Abführung kenntlich gemacht, Kürzungen durch (…).