Altes Bergwerk als Wärmespeicher: Bohrungen treffen in Bochum Stollen in 120 Metern Tiefe

Wer in Bochum über den Campus der Ruhr-Universität läuft, ahnt nicht, was rund 120 Meter tiefer liegt: die Stollen eines stillgelegten Kohlebergwerks, längst mit Wasser vollgelaufen. Genau dieses Wasser könnte künftig Wärme aufbewahren – im Sommer einspeichern, im Winter wieder abgeben. Einen wichtigen Schritt dahin hat die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG jetzt geschafft: Vier Bohrungen haben die nur wenige Meter breiten Hohlräume punktgenau getroffen.

Ein Ziel, nur wenige Meter breit Das klingt einfacher, als es ist. Wer von oben einen schmalen Gang in 120 Metern Tiefe erreichen will, darf sich kaum Abweichung leisten. Das Fraunhofer-Team nutzte dafür keine aufwendige Richtbohrtechnik aus der Erdöl- und Erdgasindustrie, sondern eine mobile Anlage aus der oberflächennahen Geothermie. Sie heißt BO.REX, hat einen über zwölf Meter hohen Mast und 40 Tonnen Zugkraft – ist aber nur 2,5 Meter breit. Damit passt sie auch auf kleine Freiflächen zwischen Gebäuden.

Den Weg nach unten ebneten eine genaue Vorplanung auf Grundlage der bekannten Lage der alten Grubenbaue und angepasste Gewichte am Bohrgestänge, die den Bohrmeißel auf Kurs hielten. Ob es geklappt hat, prüfte das Team um Projektleiter Stefan Klein anschließend selbst: mit Messsensoren in den Bohrlöchern und einer Unterwasserdrohne. Deren Bilder zeigen seitliche Felswände und Wasserschichten, mal klar, mal trüb – und damit, dass die Bohrungen in den geplanten Hohlräumen angekommen sind.

„Wir erreichen nun selbst schmale Grubenhohlräume mit einer mobilen Anlage zuverlässig“, sagt Jonas Güldenhaupt, der den Bohrbetrieb am Fraunhofer IEG leitet.

Die Idee: eine Batterie für Wärme Wenn Bergwerke stillgelegt werden, füllen sie sich mit Wasser. Und Wasser kann viel Wärme speichern. Das Fraunhofer IEG spricht deshalb von einer „Geobatterie“. Hinzu kommt ein praktischer Vorteil: Alte Zechen liegen oft mitten in Städten – also dort, wo Wärme gebraucht wird. Zudem lässt sich aus Grubenbauten meist mehr Wasser fördern als aus natürlichen Gesteinsschichten.

In Bochum geht es um das stillgelegte Bergwerk Mansfeld unter dem Technischen Zentrum der Ruhr-Universität. Dort fällt vor allem im Sommer überschüssige Wärme an: Sie entsteht bei der zentralen Kälteversorgung des Campus und wird bisher über Kühltürme abgeführt. Statt sie in die Luft zu entlassen, soll sie künftig im Grubenwasser landen und bei Bedarf in das Versorgungsnetz der Universität fließen. Laut Projektwebsite peilt der Standort eine Leistung von 260 Kilowatt bis einem Megawatt und eine Wärmemenge von zwei bis acht Terajoule pro Jahr an.

„Der Untergrund ist eine bisher zu wenig beachtete Ressource in der Wärmetransformation“, sagt Florian Hahn, der am Fraunhofer IEG das Kompetenzzentrum Bergbaufolgenutzung leitet. Als mögliche Nutzer des Verfahrens nennt das Institut etwa Stadtwerke, Kommunen, Bergwerkseigentümer und Projektentwickler. Grubenwasserspeicher eignen sich demnach auch, um Abwärme langfristig zu speichern – zum Beispiel aus Rechenzentren.

Teil eines europäischen Versuchs Die Bochumer Bohrungen gehören zum EU-Projekt PUSH-IT, kurz für „Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs“. 18 Partner unter Koordination der TU Delft erproben darin von Januar 2023 bis Dezember 2026 an sechs Standorten in Europa drei Arten unterirdischer Wärmespeicher. In Bochum wird die Speicherung in einem gefluteten Bergwerk demonstriert. Das Gesamtbudget liegt bei 17,9 Millionen Euro, davon entfallen 3,8 Millionen auf das Fraunhofer IEG. Geplant und gebaut wurde der Standort gemeinsam von Fraunhofer IEG und Ruhr-Universität Bochum.

Was noch aussteht So erfreulich der Treffer ist: Ein fertiger Wärmespeicher ist das Bergwerk noch nicht. Als Nächstes steht ein Speichertest an. Er soll zeigen, wie viel Wärme der Standort tatsächlich aufnehmen und wieder abgeben kann. Offen ist etwa, wie das Wasser durch die Stollen strömt und wie viel der eingespeisten Wärme sich zurückgewinnen lässt. Erst dann lässt sich beurteilen, ob das Bergwerk Gebäude im Bochumer Süden oder etwa Rechenzentren versorgen kann – und ob sich Investitionen in die Technik an der Oberfläche wirtschaftlich lohnen.

Je nach Ergebnis des Tests sollen die Bohrungen später als Geothermie-Brunnen oder als Messstellen dienen; langfristig soll der Speicher in das Versorgungsnetz der Universität eingebunden werden. Schon jetzt zeigt Bochum aber eines: Für den Zugang zu gefluteten Bergwerken braucht es nicht unbedingt aufwendige Spezialtechnik. Für Stadtwerke, Kommunen und Projektentwickler, die ein altes Bergwerk vor der Haustür haben, ist das eine ermutigende Nachricht.