Grubenwasser: Wärme aus der Kohlegrube

Grubenwasser: Wärme aus der Kohlegrube

In Nordrhein-Westfalen könnten einige Zehntausend Haushalte mit der Energie aus Grubenwasser geheizt werden. Erste Pilotprojekte laufen bereits.

Energiewende | Von Angela Schmid und Klaus Holstein | , aktualisiert

Früher holten hier Bergleute das schwarze Gold aus der Erde, um Hochöfen zu befeuern, aber auch um Haushalte zu heizen. Heute gewinnt das Energie-Erlebnismuseum Energeticon mitten im ehemaligen Aachener Steinkohlerevier umweltfreundliche Wärme aus der Tiefe. Sein Anspruch ist, den Wandel von fossiler zu regenerativer Energie für die Öffentlichkeit erlebbar zu machen. Die Museumleute wollen Klimaschutz nicht nur zeigen, sondern auch umsetzen.

Sie zapfen dazu in 860 Meter Tiefe einen Energiespeicher im Eduardschacht der früheren Zeche Anna an: ein riesiges Reservoir an Grubenwasser, das angenehme 26 Grad warm ist. Und heizen damit ihr Museum.

So wie im Aachener Raum befindet sich auch unter dem gesamten Ruhrgebiet ein riesiger See an Grubenwasser – Überbleibsel des jahrhundertelangen Bergbaus, der 2018 endgültig endete. Und kommenden Generationen einige Probleme hinterlassen hat: Bergsenkungen, Altlasten über Tage und Grubenwasser unter Tage.

Doch ebendieses Grubenwasser bietet auch Potenzial. In den Bergbauregionen könnte es bis zu 75.000 Einfamilienhäuser mit Wärme versorgen. Das steht in einer Potenzialstudie (pdf) des nordrhein-westfälischen Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV). „Das warme Grubenwasser bietet vor allem lokal interessante Möglichkeiten, Treibhausgase im Wärmebereich einzusparen“, sagt dessen Präsident Thomas Delschen. Der Ausstoß von bis zu 1,2 Millionen Tonnen CO2 ließen sich pro Jahr vermeiden.

Schatz und Gift in der Tiefe

Grubenwasser ist Regenwasser, das langsam durch den Boden sickert und dabei Salz und Mineralien löst. Solange der Bergbau aktiv war, pumpten die Kumpels das Wasser, das sich so in den Gruben sammelte, an die Oberfläche. Sie hätten sonst schnell nasse Füße bekommen. Über Tage leiteten die Zechen das Grubenwasser dann in die Flüsse. Die unter dem warmen und salzhaltigen Eintrag litten. Außerdem enthält das Wasser Polychlorierte Biphenyle (PCB), die krebserregend sind. Im stillgelegten Bergwerk Haus Aden in Bergkamen testet die Ruhrkohle AG (RAG) nun eine Kläranlage, die zumindest die giftige Chlorverbindung PCB aus der Salzbrühe herausfiltern soll.

Da der Spiegel des Grubenwassers ständig steigt - in Aachen sind es etwa zwei Zentimeter pro Tag - muss nach wie vor gepumpt werden, weil es sich sonst mit dem oberflächennahen Grundwasser mischen würde. Aus dem die Städte und Gemeinden ihr Trinkwasser gewinnen.

Um diese Ewigkeitskosten für die Wasserförderung möglichst gering zu halten, hat die RAG zentrale Pumpenstandorte eingerichtet, in die auch das Grubenwasser anderer stillgelegter Zechen fließt. Denn viele Bergwerke sind unter Tage miteinander verbunden.

Ohne Wärmepumpen geht es nicht

Bis zum Jahr 2035 ließen sich für die Wärmegewinnung in NRW fast 100 Schächte nutzen, schätzt das LANUV. So lange wird aus vielen dieser Zechen beispielsweise auch noch Grubengas gewonnen.

Eine Fernwärme-Infrastruktur mit Rohren und Pumpen existiert im Ruhrgebiet und im Saarland bereits. Auch früher schon wurden Haushalte, Betriebe oder Schwimmbäder mit der Abwärme von Kraftwerken, Kokereien oder Stahlwerken beheizt. Grubenwasser ist im Vergleich zum Kühlwasser großer Industrieanlagen aber nur lauwarm: Selten überschreitet die Temperatur die Marke von 30° Celsius.

Daher kann es nicht in die bestehenden Fernwärmenetze eingespeist werden, die 90° bis 180° heißes Wasser zu den Endkunden pumpen. Für die Nutzung des Wassers aus den Zechen sind also neue Niedertemperatur-Netze nötig. Auch dafür muss die Temperatur des Grubenwassers auf etwa 50° C erhöht werden. Außerdem dürften die Abnehmer wegen der Wärmeverluste beim Transport nicht zu weit von den alten Zechen entfernt sein.

In Aachen rechnet es sich schon

Die passenden Verfahren, um die Wärme aus der Tiefe zu nutzen, entwickeln die Techniker erst allmählich. Das musste auch das rund zwölf Kilometer nördlich von Aachen gelegene Museum Energeticon erleben. Die Fachleute probierten verschiedene Methoden, bis sie mit einer Doppel-U-Sonde Erfolg hatten. Diese Erdsonde leiteten sie durch einen 150 Meter dicken Betonpfropf, der den Schacht heute verschließt und den sie erst durchbohren mussten, um bis zu dessen Fuß in fast 900 Meter Tiefe zu gelangen.

In der Sonde zirkuliert entmineralisiertes Wasser, das die Umgebungswärme aus dem Grubenwasser aufnimmt und an die Oberfläche führt. Das Wasser in der Sonde kommt so nicht in Kontakt mit der Umgebung und transportiert daher keine Schadstoffe an die Erdoberfläche. Über einen Wärmetauscher und eine Wärmepumpe wird das Wasser an die Heizungszentrale des Energeticon geleitet, das mitten auf dem Gelände des Schachtes steht.

Seit November 2018 heizt das Museum mit der Wärme aus dem Eduardschacht. „70 Prozent unseres Wärmebedarfs konnten wir darüber decken und ein Drittel CO2 einsparen“, erklärt Geschäftsführer Thomas König. Für ihn ein voller Erfolg. Im Vergleich zu anderen Geothermie-Verfahren muss das Tiefenwasser nicht aufwändig nach oben gepumpt und an anderer Stelle wieder eingeleitet werden. Zudem entstehen keine Kosten und Risiken für dessen Erschließung, da der Schacht bereits vorhanden ist.

Zuvor erzeugte das Energeticon seine Wärme mit wenig klimafreundlichem Erdgas. Allerdings benötigt es jetzt relativ viel Strom für die Wärmepumpe - und der ist teuer. Noch rechnet es sich, die Wärme des Grubenwassers zu nutzen. Der finanzielle Vorteil schrumpfe aber angesichts immer stärker steigender Strompreise, bedauert König. „Die Wirtschaftlichkeit kann kippen", wenn es so weiterginge.

Der Geschäftsführer plant daher, weitere Photovoltaik-Anlagen auf dem Gelände zu installieren. Das ist nicht nur ökologisch sinnvoll und passt damit zu dem 1,2 Millionen Euro teuren Projekt, das das Land NRW, der Energiekonzern Innogy und das Museum selbst finanziert haben. Die Wärmenutzung aus der Tiefe wäre damit unabhängig von den Stromkosten und somit auch wirtschaftlicher.

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