fohnsdorfer kohlenmulde in Österreich universitÄt kassel vorlesung: geothermie dozent: prof. dr....
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FOHNSDORFER „KOHLENMULDE“ IN ÖSTERREICH
U N I V E R S I TÄT KA SS E LVO R L E S U N G : G E O T H E R M I ED O Z E N T: P R O F. D R . R E R . N AT. M A N F R E D KO C HVO RT R A G : KAT H E R I N A S C H I M A N I
Geothermisches Potential eines ehemaligen
Untertagebaus
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2 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Gliederung
Einführung
Grundlagen der geothermischen Nutzung von
Grubenwasser
- Technik
- Vorteile und Nachteile
Erkundung des geothermisches Potentials Fohnsdorf -
Machbarkeitsstudie
- geplante Pilotanlage
- Erstellung eines Modells
- Kosten-Nutzen-Analyse
- Ergebnisse und Fazit
Ausblick
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3 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Einführung
• Bergbau in Deutschland: Stein- und
Braunkohle, Erze und Salz
• seit 60er Jahren Kosten des
Steinkohlebergbaus höher als der
Weltmarktpreis
Verlassene Schächte und
Einstellen der Wasserhaltung
• Nach der Einstellung der
Wasserhaltung stellen Minen ein
Reservoir für warmes Grundwasser
da
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4 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Grundlagen - Technik
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5 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Grundlagen - Vorteile und Nachteile
Vorteile Nachteile
• Großes Volumen an Gestein und
Grubenwasser bei ausreichender
Gebirgsduchlässigkeit
• Gut bekannte bergtechnische,
geologische und
hydrogeologische Bedingungen
• Vorhandene Schächte
• Bergbau in meist dicht
besiedelten Gebieten
• Wärmepumpe notwendig
• Chemie des Grubenwassers:
- Methan und CO2 in
Kohleminen vorhanden,
korrosive oder toxische
Bestandteile, die Geräte
beschädigen
- Möglichkeit der Ausflockung
oder Ausfällung in
Rohrleitungen, Armaturen
Wärmepumpen
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6 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Erkundung des geothermischen Potentials in Fohnsdorf
• Ehemaliger Braunkohlebergbau
• Ausdehnung von 30 km2
• 1130 m Tiefe
• Beendigung des Bergbaubetriebes:
Schächte mit Füllgut verschlossen
• Einstellung der Wasserhaltung
1977
• Studie: Erdwärmenutzung zu
prüfen aus ökonomischer und
ökologischer Sicht
Bergwerk im österreichischen Fohnsdorf http://www.kultur.steiermark.at/cms/beitrag/10089213/7716775/
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7 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Erstellung eines Modells des Bergwerks
3D Modell Wärme-Stofftransport
Modellkalibrierung anhand vorhandener Temperaturdaten, Pumpversuchen
Konzeptuelles, standortspezifisches ModellAnalyse des Grubenbildes, regionaler Bedingungen und hydrologischer und thermischer Parameter
Geologische Verhältnisse Kristalline Grundgebirge
Tertiären SchichtfolgenQuartiäre Sedimente
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8 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Modell des ehemaligen Bergwerks
Querschnitt durch das Fohnsdorfer Becken, Quelle: bbr
Geologische Verhältnisse
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9 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Modell des ehemaligen Bergwerks
Konzeptuelles, standortspezifisches Modell, Quelle: bbr
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10 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Geplante Pilotanlage
Konzept der geplanten Pilotanlage (Entnahmebrunnen 750 m), Quelle: bbr
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11 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Ergebnisse (1)
Betriebsdauer von 30 Jahren
• weitgehend konstante Wärmemenge kann gefördert werden
• Abkühlung des Grubenwassers an der Entnahmestelle 1,5 °C
• Geringe thermische Beeinflussung des Nutzhorizontes
ausreichend großes Wärmereservoir zur Wiedererwärmung der
reinjizierten Wassers
Temperaturverlauf am Förderbrunnensumpf nach einem Dauerbetrieb von 30 Jahren,Quelle: bbr
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12 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Ergebnisse (2)
• Amortisationsdauer der Projektes zwischen 3 und 8 Jahren
• Versorgung von Ca. 180 Niedrigenergiehäuser
• Wärmeertrag liegt bei 1.888 MWh/a
• Vergleich zu Erdgas: Einsparungen von 61 – 83 % CO2
Äquivalente
• Nähe Wohn- und Gewerbeflächen wesentlicher Aspekt
Erdwärmegewinnung im aufgelassenen Fohnsdorfer
Kohlerevier nach derzeitigem Datenstand technisch möglich,
wirtschaftlich rentabel und umweltfreundlich
Chemische Betrachtung des Grubenwassers
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13 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Ausblick
• Geflutete Untertageminen besitzen geothermisches Potential,
da sie essentielle Elemente für effektive geothermische
Reservoire besitzen
• Netzwerk aus Schächten können zur Erhöhung der
Pumpraten genutzt werden
• Grubenwasser erneuerbare Energie, Simulation Pilotprojekt
in Fohnsdorf zeigte nachhaltige ökologische und ökonomische
Ergebnisse
• Projekte auch in Deutschland in ehemaligen Bergbauregionen
möglich (Aachen)
• Optimaler Gebrauch des Grubenwassers: weiterführende
Studien, da die Struktur der Reservoire sehr komplex und
ortsabhängig sind
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14 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Quellen
Bazargan, B. 2008: Geothermal Use Of Deep Flooded Mines, Post-
Mining 2008
bbr - das Fachmagazin für Leitungsbau, Brunnenbau und Geothermie
06/2013 Erkundung des geothermischen Potentials eines ehemaligen
Untertagebergbaus
Scheitelig, K.: Geothermie aus Grubenwasser – regenerative Energie
aus stillgelegten Steinkohlebergwerken, verfügbar unter:
http://www.wfg-aachen.de/LinkClick.aspx?fileticket=eRgfEhMO%2Fwo
%3D&tabid=79&mid=404&language=de-DE&forcedownload=true
http://www.kultur.steiermark.at/cms/beitrag/10089213/7716775/
http://www1.wdr.de/themen/wirtschaft/grubenwasser100.html
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15 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
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16 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Lageplan des 3D-Modells
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17 Geothermisches Potentials eines ehemaligen Untertagebergbaus
Temperaturfeld des 3D-Modells mit einem Dublettensystem