Nachnutzung stillgelegter Bergwerke

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1 Pumpspeicherwerke unter Tage - Nachnutzung stillgelegter Bergwerke Projektteam Pumpspeicher unter Tage Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Beck Projektleiter, Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Dipl.-Wirtsch.-Ing. Marko Schmidt (Vortragender) Projektkoordinator, Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Bad Honnef, 06. Mai

2 Pumpspeicherkraftwerk unter Tage Quelle: W. Lampe, J. Gorczyk 2

3 Pumpspeicherkraftwerk unter Tage Bergbau/ Geotechnik Maschinenbau Koordination Energie-Forschungszentrum Niedersachsen Projektleiter: Prof. Beck Projektmanager: M. Schmidt Umweltfolgenabschätzung Energiesystemtechnik Prof. Beck Langefeld (IEE, EFZN) (IBB) Prof. Lohrengel (IMW) Dipl.-Ing. Prof. Dr. Lampe Busch Schicketanz (LBEG) (IGMC) Dipl.-Ing. Andrä (Voith) Dr. (Harz Düsterloh Energie) (TUC) Recht Wirtschaftlichkeit Markscheidewesen Quelle: W. Lampe, J. Gorczyk 3

4 Ziele des Projekts Primäres Ziel Ermittlung des Potenzials für untertägige Pumpspeicherwerke in Deutschland mit einer Abschätzung der kraftwerkstypischen Kennzahlen Leistung, Jahresarbeit, Ausnutzungsdauer und Vergleich mit der notwendigen Speicherkapazität Sekundäre Ziele Anlagenkonzeption anhand zweier Modellbergwerke Empfehlung von Standorten für den Bau einer Pilotanlage 4

5 Legende Stein- und Pechkohle Kali- und Steinsalz Erze, Spat und Schiefer Quelle: Gorczyk 5

6 Ergebnis der Betrachtungen Direkte Nachnutzung nur im Einzelfall möglich, da Hohlräume für Becken und Maschinenkaverne meist nicht vorhanden => Chance: Neuauffahrung im unverritzten Gebirge Dadurch ist die Schaffung von großen Hohlräumen und damit eines großen Speichervolumens möglich. => Potenzial in Deutschland ist bedeutend. Einzelfallbetrachtung notwendig! 6

7 Rechenbeispiel Modellbergwerk: m³ 600 m 100 MW, 2h Annahme 100 Standorte: Leistung: MW Potenzial bei m³: Energie: MWh Potenzial bei m³: Energie: MWh Legende Bergbauregion geeignet bedingt geeignet zur Zeit nicht verfügbar Quelle: Gorczyk 7

8 Modellbergwerk - Vorhandene Grubenhohlräume Quelle: IGMC 8

9 Untersuchungen am Modellbergwerk Halde Tagesanlagen Zuwegung 225 m tiefste Sohle Wasserlösungsstollen Schacht (3,5 m Durchmesser) 717 m Vorhandene Strecken u. Schächte Nutzbares Volumen ca m³ Quelle: W. Lampe, bearbeitet 9

10 Pumpspeicherkraftwerk unter Tage Quelle: W. Lampe, J. Gorczyk 10

11 Maschinenauslegung nach Referenz Säckingen Mittlere Leistungsklasse Potential zur Vergrößerung und Reduktion im Normalbetrieb übernimmt Pumpe auch Wasserhaltung Leistung (erste Auslegung): Turbine 90 MW Pumpe 100 MW 11

12 Elektrischer Anschluss Übergabestation 110 kv und MS Tagesanlagen Oberbecken Netzanschluß beim VNB (110kV) Stollen Vorhandene Strecken u. Schächte Kabel im Schacht 110 kv und MS Hauptschacht Fluchtschacht Druckschacht ca m Neu aufzufahrende Strecken, Schächte und Hohlräume Achtung! Hotspots Sohle Maschinentrafo 110/ 18 kv Schaltanlage 110 kv Schaltanlage 18 kv Steuerung Unterbecken 12

13 Rechtliche Betrachtungen Oberflächenverbrauch? Oberflächenauswirkungen? Konflikte mit Grundeigentümern? Netzanbindung? Laufendes Abschlussbetriebsplan-verfahren? Konflikte mit Bergwerkseigentümern? Gewässerausbau? Wasserqualität? Umweltverträglichkeitsprüfung? Quelle: W. Lampe, bearbeitet 13

14 Wirtschaftliche Betrachtung eines Pumpspeicherkraftwerks unter Tage Spezifische Leistungskosten von Pumpspeicherwerken Kops II 667 /kw 450 MW Goldisthal (theoretischer, heutiger Planwert) Linthal 1435 /kw 1 GW /kw Goldisthal Feldsee Blautal Ritten (PSWuT) 650 /kw 724 /kw 889 /kw 1200 /kw 1 GW 67 MW 45 MW 250 MW Modellbergwerk 1372 /kw 100 MW Deutliche Verteuerung der Projekt- und Herstellkosten Quelle: C: Neumann, bearbeitet 14

15 Wirtschaftliche Betrachtung eines Pumpspeicherkraftwerks unter Tage (Modellbergwerk) Kostengruppen und -anteile an den Gesamtkosten Kostentreiber Kosten in Mio ,2% 13,2% 12,8% 5,8% 0 Pumpe, Turbine, Wandler Auffahrung Oberbecken Auffahrung Unterbecken Aufwältigung Schacht Quelle: C: Neumann 15

16 Zusammenfassende Thesen Pumpspeicherkraftwerke unter Tage zur Speicherung von Windenergie zu errichten, ist eine anspruchsvolle, aber lösbare Aufgabe. Zur Suche nach geeigneten Standorten und zu deren Bewertung sind detaillierte Kenntnisse der Bergwerke notwendig. Das markscheiderische Risswerk bietet eine gute Ausgangsbasis. Der Harz bietet für einen Piloten zur Weiterentwicklung der Technologie Pumpspeicherkraftwerke unter Tage sehr gute geologische Bedingungen. Im Harz sind die richtigen Partner bereits vor Ort. 16

17 Glückauf! Es ist nicht genug, zu wissen, man muß auch anwenden; es ist nicht genug, zu wollen, man muß auch tun. (J.-W. Goethe) (Quelle: Schmidt) Marko Schmidt