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Konzeptionierung eines Unterflurpumpspeicherwerks im Ruhrgebiet : Ein Vergleich der Bergwerke Prosper-Haniel in Bottrop und Auguste Victoria in Marl

Luick, Holger

Seit etwa zwei Jahrzenten ist die Erzeugungsstruktur für elektrische Energie in Deutschland einem steten Wandel unterworfen. Die auf mittelfristige Sicht erkennbare Verdrängung der fossilen durch regenerative Primärenergieträger, ist vor dem Hintergrund der ökologischen Folgen einer intensiven Nutzung fossiler Brennstoffe wünschenswert. Sie bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, zu denen auch die ungleichmäßige Einspeisung elektrischer Energie durch Wind- und Solarenergieanlagen, insbesondere aufgrund meteorologischer Einflüsse, gehört. Die Speicherung elektrischer Energie ist daher, bei einem steigenden Anteil regenerativer Energiegewinnung, von großer Bedeutung für eine stabile und sichere Stromversorgung. Diese stellt eine wichtige Grundlage der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit hochentwickelter Volkswirtschaften dar. Eine mögliche Technologie zur Speicherung von Energie sind Pumpspeicherwerke, in denen Energie in Form von Lageenergie in einem hochgelegenen Wasserreservoir gespeichert wird. Unterflurpumpspeicherwerke arbeiten nach dem gleichen Prinzip, jedoch ist das untere Reservoir unterhalb der Erdoberfläche gelegen. Ziel dieser Arbeit war die Ermittlung geeigneter Standorte für ein Unterflurpumpspeicherwerk (UPW) in Anlagen des ehemaligen Steinkohlebergbaus im Ruhrgebiet sowie die Konzeptionierung eines UPW in diesen. Zu diesem Zweck wurden zunächst die Anforderungen des UPW an und die Einflussfaktoren auf die Standorte ermittelt. Anschließend wurden unter- und übertägige Standortfaktoren zueinander in Beziehung gesetzt und durch vergleichende Analysen und Bewertungen das Potential der verschiedenen Standorte ermittelt. Hierzu dienten insbesondere Daten des Bergwerksbetreibers zu den über- und untertägigen Anlagen, sowie planerische, geographische und technische Daten die im Zusammenhang mit dem Projekt stehen. Berücksichtigt wurden hierbei, neben den Anforderungen des UPW an die Standorte und den umgebenden Raum, auch der Einfluss des UPW auf diesen und damit mögliche Konfliktpotentiale, bspw. in der Flächennutzung. Als Ergebnis werden Varianten möglicher, in Bezug auf die ausgewerteten Daten optimaler, UPW-Anordnungen präsentiert die als Empfehlungen für den weiteren Erkenntnisprozess dienen. Basierend auf den Grundannahmen die für diese Arbeit gelten ist eine Neuauffahrung einer Nachnutzung der bestehenden Strecken vorzuziehen, da sich hier deutlich weniger Unsicherheiten ergeben. Eine Nachnutzung der Schächte ist jedoch in jedem Fall anzustreben. Weiterhin werden mögliche Schwierigkeiten und Potentiale aufgezeigt, die für den weiteren Planungsprozess von Bedeutung sind und denen daher Beachtung geschenkt werden sollte.

During the past 20 years, generation of electrical energy changed in Germany. Substitution of fossil fuels by use of regenerative energy sources is, especially from an ecological point of view an eligible development. One challenge that has to be met with is the volatility of energy generation, mainly caused by meteorological effects on wind and solar power plants. Energy storage is one key technology to secure a stable energy supply while benefiting from a high amount of regenerative energy sources. A few storage technologies today can be used for storing high amounts of energy with acceptable efficiency. One of the most important technology is Pumped-Hydro Storage (PHS). An alternative to conventional Pumped-Hydro is Underground Pumped-Hydro Storage (UPHS) where the lower reservoir is located below earth´s surface, for example in abandoned deep coal mines. The aim of this work was to identify adequate locations for construction of an UPHS in coal mines of the Ruhr Area and the development of possible conceptual systems. Therefore both requirements of the UPHS on sites and impact of UPHS on sites were identified. Furthermore, locational factors of above and below ground aspects were correlated and the potential of sites were determined by comparative analyses and appraisal. A large amount of data provided by the mine operator and also geographical, planning and technical data was analyzed. Results of the appraisal are conceptual UPHS-systems matching requirements and locational factors in an optimum way. Based on the prerequisites used in this work existing shafts should be used, while usage of existing drifts is associated with complex problems. Excavation of drifts could be an option providing less uncertainties. Furthermore, possible challenges and potentials were identified and should be recognized in ongoing work and future research.

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Luick, Holger: Konzeptionierung eines Unterflurpumpspeicherwerks im Ruhrgebiet. Ein Vergleich der Bergwerke Prosper-Haniel in Bottrop und Auguste Victoria in Marl. 2014.

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