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StartseiteForschung aktuellStillgelegte Bergwerke als Wasserkraftwerke22.12.2020

Tolle Idee! Was wurde daraus?Stillgelegte Bergwerke als Wasserkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke speichern Energie, indem sie Wasser mit überschüssigem Strom in höhere Lagen pumpen und wieder herabstürzen lassen, wenn die Energie gebraucht wird. Den riesigen Stauseen müssen aber oft Naturlandschaften weichen. Warum also die Kraftwerke nicht in alte Bergwerke auslagern?

Von Andrea Hoferichter

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Im ehemaligen Schacht des Bergwerks von Bad Grund soll ein Pumpspeicherkraftwerk installiert werden.  (picture alliance / dpa | Holger Hollemann)
Trinkwasserspeicher und Pumpspeicherkraftwerk in einem - das könnte aus dem alten Erzbergwerk in Bad Grund werden. (picture alliance / dpa | Holger Hollemann)
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"Wir sind im Prinzip ein Nachbergbauland und haben etliche Tausende alte Öffnungen und Bergwerke. Und da war natürlich die Frage: Wie kann man die unterirdischen Hohlräume nutzen?" Das sagt Oliver Langefeld, Bergmann und Professor an der TU Clausthal im Harz. Gemeinsam mit Kollegen kam er 2007 auf die Idee, sogenannte Pumpspeicherkraftwerke in die stillgelegten Minen zu bauen. Solche Kraftwerke können bei der Energiewende helfen und Stromspitzen aus Windrädern und Solaranlagen puffern. Ist zu viel Strom im Netz, pumpen sie Wasser mehrere hundert Meter hoch aus einem unteren in ein oberes Becken. Wird Strom gebraucht, lassen sie das Wasser durch Rohre wieder in die Tiefe stürzen. Die Fluten treiben dabei die Turbinen eines Stromgenerators an.

Solche Pumpspeicher in alte Bergwerke zu verbannen, hätte vor alle einem Vorteil:  Man müsste nicht ganze Landstriche fluten, um neue Stauseen anzulegen. Die Natur bliebe intakt und Proteste vermutlich aus. Um herauszufinden, welche alten Minen als Standorte taugen könnten, starteten die Forscher eine Art bundesweites Bergwerk-Casting.

Von 100 geeigneten Bergwerken blieben drei übrig

"Zum Beispiel ist Salz kein geeignetes Medium, um da groß Wasser zu speichern", erklärt Langefeld. "Das wird ja angelöst. Insofern muss man suchen, dass man standfeste Bereiche findet, wie zum Beispiel Granit oder Schiefer oder Sandstein. Da muss man dann aber auch wieder untersuchen: Wie klüftig sind diese Gebirge? Wenn da viele Klüfte sind, das heißt viele Risse im Gebirge sind, dann fließt das Wasser ja weg und ich kann es nicht speichern." 

Nach einer ersten Recherche schienen rund 100 stillgelegte Bergwerke in Deutschland grundsätzlich geeignet zu sein. Doch dann schauten die Wissenschaftler genauer hin, sagt Langefeld. "Welche Hohlräume sind überhaupt noch offen? Gibt es Zugänge? Denn wenn wir Maschinen wie Turbinen unter Tage installieren, dann muss man ja auch einen Zugang haben. Die müssen gewartet werden."

Die Untersuchungen dazu ließ die Zahl möglicher Standorte gewaltig schrumpfen. Übrig blieben gerade mal drei.

"Aufgeben gilt nicht"

"Wenn man dann noch weiter ins Detail geht, dann haben wir doch festgestellt. dass der Aufwand, diese Strecken zu sanieren und so herzustellen, dass man da tatsächlich Wasser speichern kann, so groß ist, dass sich das dann wirtschaftlich leider nicht rechnet."

  (OLIVIER MORIN / AFP) (OLIVIER MORIN / AFP)Åland setzt auf Erneuerbare Energien - Das Ökostrom-Archipel 
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Technisch machbar, aber zu teuer: Zu diesem ernüchternden Ergebnis kommen auch andere Studien in Deutschland, etwa zur Zeche Prosper Haniel im Ruhrgebiet. Dennoch: Aufgeben gilt nicht, sagt Oliver Langefelds Kollege und Professor für Energiesysteme Hans-Peter Beck. Immerhin seien Pumpspeicher langlebiger als Batterien und könnten überschüssigen Strom preiswerter speichern als Anlagen, die ihn in den Energieträger Wasserstoff verwandeln. Der Wirkungsgrad fürs Laden und Entladen ist mit gut 80 Prozent zurzeit fast doppelt so hoch.

Das Team will die Untertage-Pumpspeicherwerke deshalb künftig auch als Wasserspeicher zur Verfügung stellen. Das würde nicht nur helfen, extreme Regenfälle und Dürrezeiten zu managen, sondern auch zusätzliches Geld in die Kassen spülen.

Wasser für den Harz

Hans-Peter Beck erklärt: "Das haben wir also mit den Harz-Wasserwerken uns überlegt und haben ein neues Projekt aufgelegt: Energie- und Wasserspeicher Harz." Konkret geht es um den Bau eines Pumpspeicherkraftwerks in einem ehemaligen Bergwerk beim Harz-Ort Bad Grund. Die elektrische Leistung: rund 300 Megawatt.

Ein Arbeiter 1949 im damaligen Erzbergwerk in Bad Grund, Niedersachsen.  (Bergbau Goslar)Das Erzbergwerk in Bad Grund, 1949. (Bergbau Goslar)

"Das wäre ein ausgewachsenes Pumpspeicherwerk und das hatten wir ja auch mit einer Machbarkeitsstudie bis hin zur Maschinentechnik untersucht. Also: Wie groß sind die Maschinen? Wie kann man die durch den Schacht nach unten bringen? Wie ist die elektrische Zuleitung? Man hat noch nie so lange Kabel über 600 Meter vertikal verlegt. Unterm Strich hatten wir das Ergebnis: technisch machbar. Allerdings ist diese Pumpspeicherkraftwerk unter Tage ungefähr doppelt so teuer wie ein entsprechendes über Tage."

Bergwerk mit schrägem Charme

Ob der Zusatznutzen für die Wasserwirtschaft diesen Nachteil aufwiegen kann, wird sich zeigen. Das knapp zwei Millionen Euro schwere Verbundprojekt dazu ist gerade erst angelaufen. Die Forscherinnen und Forscher prüfen außerdem, ob sich ein Bergwerk bei Porta Westfalica als Pumpspeicherstandort eignen könnte. Es ist noch in Betrieb und hat einen ganz besonderen Charme, sagt Oliver Langefeld.

"Das hat den großen Vorteil, dass es etwas einfallend ist. Das heißt, mit 15 bis 18 Grad neigt sich das nach unten. Und da könnte man das Wasser im Prinzip durch Rohrleitungen, durch Strecken, legen und bräuchte keine großartigen Schächte und Zugänge. Man könnte durch die vorhandenen Strecken durchgehen. Das würde die ganze Sache etwas preiswerter gestalten."

Graben mit Weitsicht

Damit sich Pumpspeicherkraftwerke unter Tage tatsächlich rechnen, wäre aber viel mehr nötig: Man müsste die Technik bei der Planung künftiger Bergwerksprojekte von vornherein ins Kalkül einbeziehen.

"Bevor ich den ersten Spatenstich mache, um überhaupt irgendeinen Rohstoff zu gewinnen, muss ich mir schon überlegen: Wie gestalte ich die Nachbergbauphase?", sagt Langefeld. "Und wenn ich das mache, dann kann ich die Hohlräume entsprechend gestalten und ausbauen und auch für so ein Pumpspeicherprojekt schon vorplanen. Der Mehraufwand ist dann nicht so sehr groß. Und dann wird sich das garantiert rechnen."

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