Bergwerk als Pumpspeicher-Kraftwerk

Schema eines Pumpspeicher-Kraftwerks in einer Schachtanlage (Grafik: Agentur der RUB)
Schema eines Pumpspeicher-Kraftwerks in einer Schachtanlage (Grafik: Agentur der RUB)
05.12.2017

In einem interdisziplinären Forschungsprojekt untersuchen Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit Industriepartnern die Möglichkeit, ein Bergwerk, das 2018 seinen Betrieb einstellen wird, als unterirdisches Pumpspeicherkraftwerk zu nutzen.

Die Integration von Stromspeichern ins Netz stellt eine zentrale Aufgabe beim Umbau der Energieversorgung in Deutschland dar. „Wir haben dafür zurzeit nur zwei Möglichkeiten“, sagt Prof. Dr. Hermann-Josef Wagner, Inhaber des Lehrstuhls Energiesysteme und Energiewirtschaft der Ruhr-Universität Bochum, „das sind Batterien und Pumpspeicherwerke.“ Während an Batterien intensiv geforscht wird, drohen Pumpspeicherwerke als vermeintlich schwer durchsetzbar aus dem Blickfeld zu geraten. Das liegt nicht zuletzt daran, dass sie mit einem erheblichen Aufwand hergestellt werden müssen: zwei Wasser-Reservoire auf verschiedenen Höhen, zum Beispiel ein aufgestauter Fluss und ein künstlicher See auf einem Berg – das ruft schnell Widerstand in der Bevölkerung hervor.

Doch statt Wasser bei überschüssigem Strom im Netz auf einen Berg zu pumpen, verfolgen die Wissenschaftler erstmalig einen anderen Ansatz: Das tiefer liegende Wasser-Reservoir soll in einem Bergwerk auf 500 m Tiefe entstehen. Von dort soll Wasser bei Strom-Überschuss an die Erdoberfläche gepumpt werden. Wird Strom benötigt, fließt das Wasser aus dem oberirdischen See durch Turbinen zurück in die Tiefe.

Einen Standort haben die Forscher auch schon im Blick: die Zeche Prosper-Haniel in Bottrop. Sie bietet gleich mehrere Vorteile. Durch die bisherige Nutzung ist die Fläche bereits so verändert, dass gegen die Anlage eines oberirdischen Sees im Schatten einer Halde vermutlich kaum Umweltschutzbedenken vorgebracht werden könnten. Zudem hat die Zeche auch einen schrägen Schacht mit etwa 40 Grad Neigung, über den Spezialfahrzeuge einfahren und die Turbinen in eine unterirdische Kaverne bringen könnten. Wichtigstes Argument aber: Schächte werden üblicherweise nach der Stilllegung rasch verfüllt; bei der Zeche Prosper-Haniel könnte die Nachnutzung unmittelbar erfolgen.

Überraschende wirtschaftliche Aspekte

Gegenwärtig werden neben der technischen Machbarkeit auch die wirtschaftlichen Aspekte eines Weiterbetriebs als Pumpspeicher-Kraftwerk untersucht. Dabei kamen die Forscher zu überraschenden Erkenntnissen: So könnte es wirtschaftlich teilweise sinnvoller sein, vorhandenen Strukturen nicht zu nutzen, sondern neue zu bauen. „Es wäre zum Beispiel aufwendiger, wie ursprünglich geplant alte Stollen wasserdicht zu isolieren und als unterirdischen Speicher zu nutzen, als einen neuen Stollen anzulegen“, sagt Wagner.

Der oberirdische See müsste nach Berechnungen der Wissenschaftler mindestens 600.000 Kubikmeter Wasser fassen. Rund 40 Kubikmeter müssten pro Sekunde durch die Turbinen fließen, damit das Kraftwerk Strom zu einem konkurrenzfähigen Marktpreis erzeugen kann.

Gegenwärtig wird auch analysiert, welche Art von Turbinen am besten geeignet ist. In Frage kommen Francis-Turbinen, die sowohl Strom erzeugen als auch Wasser nach oben pumpen können, aber beim Umschalten vom Pump- in den Generator-Modus langsamer sind als ein separater Satz Pumpen und Generatoren. Beide Varianten werden daher analysiert. Weitere offene Fragen sind: Wie tief sollte der See sein? Welche Lebewesen werden sich ansiedeln? Wie groß ist die Akzeptanz der Bevölkerung? Die verschiedenen Szenarien sollen dazu dienen, die spätere Entscheidung über den Bau auf eine verlässliche Basis zu stellen. Wäre da nur nicht die Unsicherheit künftiger Strompreise! „Das Problem ist, dass zurzeit der Strom auf dem Markt so billig ist, dass niemand in Speichertechniken investiert“, erklärt Wagner – und ergänzt: „Natürlich wird sich das ändern – in sechs oder sieben Jahren sieht die Lage ganz anders aus.“

Und selbst, wenn ein solches Projekt in Deutschland nicht zu realisieren ist, gibt es doch schon reichlich Interessensbekundungen aus dem Ausland, unter anderem aus China.

Buddensiek / Ruhruniversität Bochum

Google+