Bochumer Stadtwerke heizen Schulen mit Grubenwasser
100 Millionen Kubikmeter warmes Grubenwasser flossen früher ungenutzt in die Ruhr. Jetzt soll das Wasser aus den Tiefen der Erde als Energiequelle genutzt werden und wird in das Wärmenetz der Stadt Bochum eingespeist.
Im Jahr 2012 kam das Steinkohleunternehmen RAG auf die revolutionäre Idee, in einem Pilotprojekt die Wärme des abgepumpten Grubenwassers in das Wärmenetz der Stadt einzuspeisen. Zugute kommt sie Schulen und der Feuerwehr, die ihren Energiebedarf um über 30 Prozent senken können.
Foto: Stadtwerke Bochum
Es ist eine Ewigkeitsaufgabe: Täglich summen im Ruhrgebiet hunderte von Wasserpumpen rund um die Uhr, um warmes Grubenwasser aus den Zechen in die Ruhr zu leiten. Die Energie blieb dabei in den vergangenen Jahren vollkommen ungenutzt. Bis das Steinkohleunternehmen RAG die revolutionäre Idee hatte, mit dem 50 Grad warmen Wasser öffentliche Gebäude der Stadt zu heizen.
Zeche Robert Müser wird zur Quelle der Wärme
Das Pilotprojekt in Bochum läuft seit 2012: Seitdem kommt warmes Grubenwasser der Zeche Robert Müser zum Einsatz, um mehrere öffentliche Gebäude zu beheizen, die weniger als 250 Meter vom Schacht Arnold entfernt liegen – darunter eine Grundschule und die Hauptfeuerwache. An diesem Standort hebt die RAG jährlich etwa 10 Millionen Kubikmeter Grubenwasser aus einer Tiefe von 570 Metern. Der elektrische Energieverbrauch dafür liegt bei ungefähr 25 000 Megawattstunden.
Wärme aus dem Grubenwasser wird in das kalte Nahwärmenetz übertragen
Zwei Plattenwärmeüberträger leiten die Wärme des Grubenwassers an den Wasserkreislauf des Nahwärmnetzes der Stadt weiter. Dieses Netz verteilt das lauwarme Wasser zwischen den einzelnen Gebäuden des Wohn- oder einem Gewerbegebietes. Erst in den Gebäuden selbst erhöhen Wärmepumpen dann die Temperatur auf 60 Grad Celsius. Das hat Vorteile: Ein solches kaltes Nahwärmenetz besticht durch geringe Investitionskosten und sehr geringe Wärmeverluste.
Grubenwasser deckt 35 Prozent des Wärmebedarfs der Pilotgebäude
Der gesamte Jahreswärmebedarf der drei Gebäude im Pilotprojekt liegt bei rund 3000 Megawattstunden. Durch die Beistellung der Wärme aus der Grube soll sich dieser um circa 1200 Megawattstunden pro Jahr reduzieren, was einer Vermeidung von 245 Tonnen Kohlendioxid-Emission entspricht. 35 Prozent des Wärmebedarfs der drei Gebäude werden somit aus dem Grubenwasser gedeckt.
Im Gebäude der Feuerwehr haben die Stadtwerke Bochum drei Elektrowärmepumpen mit einer thermischen Leistung von 88,8 Kilowatt eingebaut. Die Hauptzentrale der Gesamtschule wurde mit zwei Elektrowärmepumpen mit einer thermischen Leistung von 71,2 Kilowatt und zusätzlich mit einem 80 Kilowatt starken Blockheizkraftwerk ausgestattet. Dieses Ensemble verstärkt die zwei Spitzenlastkessel mit einer thermischen Leistung von 800 Kilowatt und 350 Kilowatt.
Ein Problem in dieser Anordnung ist, dass sich die Heizkreise bei Bestandsgebäuden nicht optimal auf die Wärmepumpen abstimmen lassen, da die Rücklauftemperaturen einzelner Heizkreise höher sind, als es für den Betrieb einer Wärmepumpe wünschenswert ist. Um die Wärmepumpen trotzdem mit einer hohen Auslastung betreiben zu können, installierte man zwischen Wärmepumpe und Heizkreis eine hydraulische Weiche. Diese hat die Funktion eines Pufferspeichers und soll die hohen Rücklauftemperaturen weitestgehend kompensieren.
Das Schema zeigt den Aufbau der Anlage zur Wärmenutzung des Grubenwassers. Zum Einsatz kommen zwei geschlossene Wasserkreisläufe mit dazwischenliegenden Plattenwärmeübertragern.
Quelle: Stadtwerke Bochum
Heizleistung von 4,5 Megawatt reicht für ganzes Industriegebiet
Das Grubenwasser aus der Zeche Robert Müser könnte allerdings noch sehr viel mehr Gebäude beheizen. Die Stadtwerke Bochum gehen davon aus, dass sich insgesamt eine Heizleistung von 4,5 Megawatt erreichen lässt. Damit ließe sich Wärme für bis zu 10 000 Haushalte bereitstellen. Da mittelfristig um die ehemalige Zeche Robert Müser auch ein Gewerbe- und Industriegebiet entstehen soll, wird sich die Anzahl potentieller Wärmeabnehmer noch erhöhen. Der Ausbau des kalten Nahwärmenetzes ist dabei vollkommen flexibel möglich, da die für die Heizwärme benötigten Wärmepumpen in den Heizzentralen der einzelnen Gebäuden installiert werden. Und jede einzelne Heizzentrale ist auf die Gebäudeleittechnik der Stadtwerke Bochum aufgeschaltet und wird kontinuierlich überwacht. So können die Mitarbeiter vor Ort den Betrieb der Wärmepumpen optimieren.
Filteranlage schützt vor Verschmutzungen
Die Platten der Wärmeübertrager bestehen aus Titan und die Dichtungen aus Viton, ein Fluor-Elastomer der Firma DuPont. Eine Filteranlage dient als Schutz vor Verschmutzungen. Dabei haben Experimente an diesen mehreren parallel angeordneten Diskfiltern ergeben, dass eine Filterfeinheit von 0,4 Millimeter einen optimalen Volumenstrom erzeugt. Feinere Filter neigen dazu, starke Ablagerungen anzusammeln, was den reibungslosen Betrieb der Anlage beeinträchtigt. Die Filteranlage kann über einen separaten Wassertank mit angeschlossenem Kompressor jederzeit gespült werden. Eine Messung des Differenzdrucks vor und hinter den Wärmetauschern kontrolliert während des laufenden Betriebes, ob diese verschmutzen.
Grubenwasser ist Rohstoff mit Energiepotential
Auch nach dem endgültigen Aus des Bergbaus im Ruhrgebiets im Jahre 2019 werden hunderte von Wasserpumpen noch lange 24 Stunden am Tag summen und das Ruhrgebiet trocken halten. Es ist eine Ewigkeitsaufgabe, dieses Grubenwasser aus der Tiefe zu holen. Und in Zukunft ist dieses Grubenwasser ein Rohstoff mit Energiepotential.
Ein Beitrag von:
