Funktionsprinzip eines unterirdischen Pumpspeicherwerks

Ein unterirdisches Pumpspeicherkraftwerk nutzt die Höhenunterschiede und vorhandenen Infrastrukturen des Bergbaus. Die RAG hat das Funktionsprinzip in einem kurzen Animationsvideo visualisiert.

Entwicklung eines Realisierungskonzepts für die Nutzung von Anlagen des Steinkohlebergbaus als unterirdische Pumpspeicherwerke

Der Ausbau der Kapazität regenerativer Energien und deren verstärkte Integration in die Energieversorgung Deutschlands ist aktuell eine vorrangige Aufgabe der Energiepolitik. Aufgrund des fluktuierenden Stromangebots der erneuerbaren Energien stellen Speichertechnologien einen wichtigen Bestandteil der benötigten Infrastruktur dar. Bis heute existieren keine ausgereiften Konzepte um das Problem der Stromspeicherung flächendeckend zu lösen. Da eine Kombination aus verschiedenen Speichertechnologien wahrscheinlich sein wird, ist zu erwarten, dass auch Pumpspeicherwerke ihren Beitrag zur Energiewende leisten werden.

1. Projektphase

Ein Vorhaben soll prüfen, in wie weit sich die umfangreiche untertägige Infrastruktur des Steinkohlebergbaus im Ruhrgebiet als Standort für ein Pumpspeicherwerk eignet. Für die Bearbeitung der Vielzahl an Fragestellungen wurde ein breit aufgestelltes und interdisziplinäres Forscherteam zusammengestellt. 

Dazu arbeitet eine Forschergruppe, von fünf Lehrstühlen der Universität Duisburg-Essen, drei Lehrstühlen der Ruhr-Universität Bochum, dem Bergbaubetreiber RAG Aktiengesellschaft, dem Bergbaudienstleister DMT und dem RISP, einem An-Institut der Universität Duisburg-Essen, zusammen (> Partner).

Gefördert wird das Vorhaben durch das Land NRW und die EU, im Rahmen des Ziel2-Programms. Die betreuende Stelle ist Bezirksregierung Arnsberg und der Projektträger ETN vom Forschungszentrum Jülich. Die Projektleitung obliegt dem Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen unter der Führung von Herrn Prof. Dr.-Ing. André Niemann.

Untertage Pumpspeicher
Blockbild Untertage Pumpspeicher (Klicken zum Vergössern)

Konventionelle Pumpspeicherwerke benötigen ein oberes Speicherbecken auf einem Berg und ein unteres Speicherbecken im Tal. Die Höhendifferenz der beiden Becken wird ausgenutzt um Energie bei Überangebot zu speichern und im Bedarfsfall wieder abzugeben. Standorte für solche Anlagen sind durch die topographischen Randbedingungen begrenzt und durch den oftmals hohen Flächenverbrauch zudem umstritten.

Die Idee eines untertägigen Pumpspeicherwerkes (UPSW) besteht darin das untere Speicherbecken unter die Erde, in die vorhandenen Anlagen des Steinkohlebergbaus, zu verlegen und das obere Becken an der Erdoberfläche zu installieren. Dadurch würden Fallhöhen bis zu 1.200 Meter aktiviert, die ein erhebliches energetisches Potential aufweisen. Der Zeitpunkt für eine Prüfung der energetischen Möglichkeiten dieser Anlagen ist günstig, da der Steinkohlebergbau politisch gewollt 2018 ausläuft. Bis dahin sind die bergbaulichen Anlagen offen bevor der dauerhaft einwirkende Gebirgsdruck diese auf temporäre Nutzung angelegten Anlagen wieder verschließt.

Das Ziel des Vorhabens ist im Wesentlichen eine Prüfung der Rahmenbedingungen, für die Realisierung eines untertägigen Pumpspeicherwerkes in den Anlagen der RAG AG. Der Fokus bei der Bearbeitung liegt zunächst auf der Erfassung der Potentiale, der Abschätzung der Marchbarkeit für verschiedene Typen eines UPSW und einer abschließenden konkreten Standortdefinition. Hierzu werden die geologischen und geographischen Randbedingungen, der technisch-ingenieurwis-senschaftliche Aufwand und die Machbarkeit für Bau und Betrieb und somit die Speicherkosten, die energiewirtschaftlichen Aspekte, sozio-ökologische Gesichtspunkte, sowie insbesondere die Akzeptanz und die Arbeits- und Betriebssicherheit berücksichtigt. Darüber hinaus werden eine rechtliche und eine ökologische Bewertung durchgeführt.

2. Projektphase

Die Bearbeitung dieses Vorhabens erfolgt in zwei Phasen. Da die erste Phase ist nunmehr abgeschlossen ist, beginnen die vertieften Untersuchungen der technischen Machbarkeit für den Standort Prosper-Haniel in Bottrop. Umweltminister Remmel überreichte am 25. August 2016 einen Förderbescheid über 850.000 Euro für weitere Untersuchungen. Die Förderung zur zweiten Phase wird aus einer Kombination von Bundes- und NRW-Landesmitteln finanziert. Dem Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen obliegt dabei - wie bereits in der ersten Phase - die Projektleitung.