Geothermie

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Mark 51°7 - Innovative Wärme- und Kälteversorgung für rund 70 ha Industrie- und Gewerbefläche in Bochum

Vom Steinkohlebergbau zum Wärmebergbau - Innovative Wärme- und Kälteversorgung für rund 70 ha Industrie- und Gewerbefläche in Bochum.

Nachdem bereits seit dem 18. Jahrhundert oberflächlich Steinkohle in Bochum-Laer gewonnen wurde, entstand dort ab 1859 die Steinkohlezeche „Dannenbaum“. Dannenbaum war eine von über 150 Zechen im Ruhrgebiet, dem größten Ballungsgebiet Deutschlands. Bis 1958 wurde das Bergwerk fast 100 Jahre lang betrieben und erreichte zeitweise eine Jahresproduktion von über 700.000 t. In acht Sohlen wurden Tiefen bis über 800 m erschlossen.

Mit dem Rückgang der Steinkohleförderung im Ruhrgebiet setze der erste Wandel auf dem Gelände ein. Die Zeche wurde geschlossen, aber bereist 1962 eröffnet die Adam Opel AG ein Automobilwerk auf dem ehemaligen Zechenstandort und produzierte - zeitweise mit über 20.000 Beschäftigten - bis zu 360.000 Autos im Jahr. Im Jahr 2014 endete auch diese Ära in Bochum und Opel schloss seinen Standort.

Bochum und die Region standen nun vor der Frage wie mit dem Standort und der Fläche, die über 200 Jahre von der Industrie geprägt wurde, umgegangen werden soll. Einerseits erkannte man die Chance, die mit einer innovativen und nachhaltigen Nutzung der Fläche einhergeht, andererseits bedürfte es großer Anstrengungen, die Fläche so aufzubereiten, dass neue Nutzungen möglich werden.

Blick auf Mark 51°7 - aktueller Baufortschritt.
Quelle: Lutz Leitmann
Blick auf Mark 51°7 - aktueller Baufortschritt.
Quelle: Lutz Leitmann
Mark 51°7 - Perspektive für Bochum
Die Stadt Bochum und Opel gründeten eine gemeinsame Gesellschaft - die Bochum Perspektive 2022 GmbH - um das gesamte Gelände mit rund 70 ha so aufzubereiten, dass weiterhin eine Nutzung als Industrie- und Gewerbestandort möglich ist. MARK 51°7 ist der Titel unter dem die ehemalige Brachfläche vermarktet wird. Ziele der Kooperation zwischen Stadt und dem ehemaligen Eigentümer Opel sind die Aufbereitung der Fläche und Abriss der alten Gebäude, die Entwicklung der notwendigen Infrastruktur, die Erstellung eines Konzeptes für die Flächennutzung & Ansiedlung und letztendlich die Vermarktung der Flächen. Rund 130 Millionen Euro - davon rund 65 Millionen Euro staatliche Förderung - waren und sind notwendig, um diese Ziel zu erreichen. Bis 2022 sollen 45 ha der Fläche vermarktet sein, weitere 23 ha werden als Frei- und Grünflächen entwickelt. Leitidee für die Ansiedlung neuer Unternehmen war dabei stets innovative und nachhaltige Arbeitsplätze für den akademischen Nachwuchs Bochums und des Ruhrgebietes anbieten zu können. Verlaufen die weiteren Arbeiten so erfolgreich wie bisher, werden bereits Mitte der 2020ger Jahre 6.000 Menschen dort produzieren, forschen, entwickeln und arbeiten.

Konzept für die zukünftige Nutzung und Bebauung.
Quelle: Bochum Perspektive 2022 GmbH, erstellt durch skt umbaukultur - Partnerschaft von Architekten, Bonn
Konzept für die zukünftige Nutzung und Bebauung.
Quelle: Bochum Perspektive 2022 GmbH, erstellt durch skt umbaukultur - Partnerschaft von Architekten, Bonn
Energiekonzept für Bochum-Laer - Die historische Zeche als Chance
Durch die Neuentwicklung des Areals stellte sich auch die Frage wie die zukünftige Wärme- und Kälteversorgung der neuen Eigentümer und Nutzer bereitgestellt werden sollte. Neben den klassischen Alternativen, der Versorgung mittels Erdgas oder herkömmlicher Fernwärme, diskutierten die Stadtwerke Bochum Holding bzw. deren Tochterunternehmen FUW GmbH als lokaler Energieversorger zusammen mit dem Internationalen Geothermiezentrum (GZB) der Hochschule Bochum als Forschungsinstitut auch eine netzgebundene Wärme- und Kälteversorgung auf Basis erneuerbarer Energien. Dabei stellte sich heraus, dass die Historie der Fläche - eben jenes alte Bergwerk - auch ein Potenzial für die Zukunft darstellt. Teile des alten Grubengebäudes, insbesondere die Strecken des alten Bergwerkes auf den acht Sohlen, sind heute komplett wassergefüllt und bilden somit ein umfängliches geothermisches Reservoir, das als Basis für ein Wärme- und Kältenetz dienen kann.

Low-Ex Wärme- und Kälteversorgung der neusten Generation
Für die nachhaltige Versorgung von Mark 51°7 wurde auf Basis der geothermischen Energie aus dem alten Bergwerk ein Low-Ex Wärme- und Kältenetz betrachtet, dass - passend zu den zukunftsfähigen Gewerbe- und Industrieunternehmen - eine zukunftsweisende, ressourcenschonende Energieversorgung sicherstellt.

Dabei umfasst das Wärme- und Kältenetz folgende Charakteristika:

  • Erschließung der achten Sohle als geothermische Wärmequelle, 820m unter Geländeoberkante, ca. 30°C,
  • Erschließung der vierten Sohle als Kältequelle, 320m unter Geländeoberkante, ca. 18°C,
  • Einsatz von Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen, um die Temperaturniveaus anzuheben bzw. zu senken. Die anfallende Kälte (im Heizbetrieb der Wärmepumpe) bzw. Wärme (im Kühlbetrieb der Kältemaschine) wird in der jeweiligen Sohle rückgespeichert,
  • Betrieb des Wärmenetzes auf geringstem Temperaturniveau (Vorlauftemperatur 48°C, Rücklauftemperatur 33°C), dadurch nur sehr geringe Netzverluste und Einsatz der Wärmepupe effizient möglich, 
  • Dasselbe Prinzip gilt für das Kältenetz → 10°C / 16°C,
  • Dadurch wird ein COP der Wärmepumpe / Kältemaschine von 6 im Heizbetrieb und 5 im Kühlbetrieb anvisiert,
  • Das natürliche Energiepotenzial des Grubenwassers kann bis zu 85 Prozent des Wärme- und Kältebedarf der angeschlossenen Abnehmer decken, 
  • Der verbleibende Wärmebedarf wird aus dem Fernwärmenetz der FUW GmbH, einer Tochtergesellschaft der Stadtwerke Bochum Holding, gedeckt. Die restlichen Kältemengen werden über konventionelle Kälteanlagen erzeugt,
  • Einbindung von PV-Strom,
  • Einsatz von Wärme- und Kältespeichern, sowohl als Puffer als auch mit der Option anfallende und nachgefragte Wärme und Kälte zwischen den Kunden zu verschieben (→ProSumer Beziehungen).

Low-Ex Konzept unter Einbeziehung der geothermischen Erschließung des Bergwerkes.
Quelle: Stadtwerke Bochum, FUW GmbH, Internationales Geothermiezentrum
Low-Ex Konzept unter Einbeziehung der geothermischen Erschließung des Bergwerkes.
Quelle: Stadtwerke Bochum, FUW GmbH, Internationales Geothermiezentrum
Stand heute
Die untertägigen Potenziale des alten Grubengebäudes zu nutzen klingt auf den ersten Blick naheliegend. Grade bei einer deutschlandweit noch nicht realisierten technisch Nutzung, stellen sich aber auch viele offene Fragen, die es im Vorfeld zu beantworten gilt. Wie steht der bergrechtliche Eigentümer des alten Bergwerkes zu den neuartigen Nutzungsplänen? Wie verhält sich das Grubengebäude, wenn hydraulisch oder thermische Veränderungen vorgenommen werden? Wie viel Wärme kann man überhaupt dauerhaft aus dem Grubengebäude entziehen bzw. einspeichern? Wie lassen sich die Richtbohrungen realisieren, um wie geplant die vierte und die achte Sohle zu erschließen?

Diese und viele andere Fragen haben sich die Stadtwerke Bochum Holding sowie die FUW GmbH und das GZB gestellt. Im Rahmen des Interreg-Programms North-West Europe erhalten die Partner eine Projektförderung (D2GRIDS) um die Erschließung des Bergwerkes zu ermöglichen.

Aktuell wird das Bohr- und Erschließungskonzept erarbeitet, mit dem Ziel im Jahr 2020 die beiden Bohrungen ausschreiben zu können. Parallel dazu planen die Stadtwerke Bochum das obertägige Wärmenetz inkl. der notwendigen Wärmepumpe / Kältemaschine und streben an, bereits einen ersten Referenzkunden zu akquirieren.

Vision für die Zukunft
Wie beschrieben stehen die Stadtwerke Bochum in einem ersten Schritt in Verhandlung mit einem ersten Referenzkunden. Die Versorgung würde ca. 960 MWh/a zum Heizen und 400 MWh/a zum Kühlen umfassen, bei entsprechenden Leistungen von 800 kW bzw. 500 kW. Ergänzend dazu ist eine PV-Anlage mit 90 kWpeak geplant, deren elektrische Energie als Antriebsenergie für die Wärmepumpe dienen soll.

Der Anschluss des Referenzkunden ist aber nur ein erster Schritt bei der Erschließung des gesamten Geländes. Im Endausbau können die Stadtwerke 80% des Wärme- und Kältebedarfes auf dem Areal - 11.400 MWh/a Wärme und 6.800 MWh/a – bis zu 85% aus der geothermischen Energie des Bergwerkes decken. Dabei werden jährlich mindestens 1.700 t CO2 eingespart.

Sowohl die Stadtwerke Bochum Holding, die FUW GmbH als auch das GZB sind überzeugt, dass das Projekt - bei erfolgreicher Umsetzung - auch als Referenz für weitere Kommunen, Stadtwerke und Projektentwickler dienen kann. In Deutschland bestehen insbesondere im Ruhrgebiet, aber auch in anderen alten Bergbauregionen, wie dem Saarland oder dem Aachener Revier, umfangreiche Potenziale, die über Wärme- und Kältenetze der neusten Generation genutzt werden können.

Kontakt und weitere Infos

Stadtwerke Bochum Holding
Dr. Frank Peper
Hauptabteilungsleiter
Fernwärme, Wasser und Energieprojekte
Mail: Frank.Peper@Stadtwerke-Bochum.de

Internationales Geothermiezentrum
Dipl.-Geophys. Gregor Bussmann
Infrastructure and Applications
Mail: Gregor.Bussmann@hs-bochum.de

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