Projekt 19788/01

Thermische Nutzung der Abflusswässer der Grube Schlema-Alberoda/Sachsen zur Wärmeversorgung von Wohngebäuden – Machbarkeitsstudie

Projektträger

C & E - Consulting und Engineering GmbH
09117 Chemnitz
Telefon: 0371/881-7244

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im ehemaligen Uranerzbergwerk Schlema-Alberoda werden nach vollständig abgeschlossener Flutung ca. 35 Mio. m³ Wasser die Grubenhohlräume ausfüllen und mit einer Temperatur von ca. 28°C in geringer Teufe anstehen. Das Flutungswasser stellt ein geothermisches Potenzial dar, das in seiner Größenordnung und relativ einfachen Erschließbarkeit in Mitteleuropa einzigartig sein dürfte. Es zeichnet sich durch ganzjährige Verfügbarkeit und im Jahresverlauf weitgehend konstante Temperaturen aus. Bislang nutzt niemand dieses energetische Potenzial. Eine geothermische Nutzung dieses Wassers mittels Wärmepumpentechnologie bietet sich jedoch sowohl aus energetischen als auch aus ökologischen und sozioökonomischen Gründen an. Dies kann aber nur nach Abwägung der Vor- und Nachteile von möglichen technologischen Varianten unter besonderer Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit, Effizienz der Grubenverwahrung und Wasserbehandlung durch die Wismut GmbH und der Umweltexposition geschehen. Ziel des Vorhabens ist, die Machbarkeit einer wirtschaftlichen und umweltverträglichen Nutzung des Reservoirs in Bezug auf eine später geplante Demonstrationsanlage zu prüfen. Das Vorhaben soll die breite Nutzung dieses einzigartigen geothermischen Reservoirs vorantreiben, die Akzeptanz der Geothermie in der Region erhöhen und vorhandene weitere Anwendungsmöglichkeiten im bergbaulich geprägten Erzgebirge aufzeigen. Die gewonnenen Daten werden allen interessierten Nutzern/Investoren zur Entwicklung weiterer, teilweise bereits angedachter Folgeprojekte im Sinne einer deutlichen Umwelt-entlastung und des wirtschaftlichen Wachstums der Region zur Verfügung stehen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenLiteratur- und Datenrecherche; detaillierte Erfassung der genehmigungsrechtlichen Situation (Wasserhaushaltsgesetz, Bergrecht, Strahlenschutzbestimmungen etc.); genaue Abstimmung des Vorhabens mit verantwortlichen Behörden, der Wismut GmbH und möglichen späteren Nutzern/Investoren; Ermittlung möglicher Auswirkungen der geothermischen Nutzung auf das Grubenreservoir, auf die Grubenverwahrung und Behandlung austretender Grubenwässer durch die Wismut GmbH, ggf. Modellierung der zu erwartenden Verhältnisse; variantenspezifische Auswahl und Auslegung geeigneter Wärmepumpensysteme, dabei Berücksichtigung der Korrosivität des Wassers und seines Potentials für Biokorrosion oder Bioclogging, dazu: entsprechende Vor-Ort- und Laboranalytik sowie Simulationen über Säulenversuche; Wirtschaftlichkeitsberechnung, Variantenvergleich und Systemvorplanung für geeignete Vari-anten.


Ergebnisse und Diskussion

Gegenstand der Untersuchungen im Rahmen der Machbarkeitsstudie waren: die technische, wirtschaftliche und genehmigungsrechtliche Umsetzung in Form einer zu planenden Demonstrationsanlage zur geothermischen Nutzung von Grubenwässern für die Beheizung von Wohngebäuden.
Aus dem Vergleich der Vor- und Nachteile verschiedener Umsetzungsvarianten ging die technische Planung des Anlagenkonzeptes hervor. Die Systemvorplanung resultierte aus der abschließenden Bewertung aller Varianten und Einflussparameter. Eingeflossen sind spezifische örtliche Gegebenheiten und der Iststand des bestehenden Heizsystems. Eine mögliche Umsetzung des Konzeptes wird als technisch realisierbar bewertet.
Für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit wurden Investkosten, Abschreibung, Betriebskosten ermittelt und mit dem bestehenden Gaskesselsystem verglichen. Die wirtschaftliche Bewertung führte zu einem positiven Ergebnis. Die in der vorliegenden Konzeption beschriebene Wärmepumpenanlage würde wirtschaftlich bzw. gewinnbringend arbeiten. Zu erwarten sind bereits kurzfristig Kostenreduzierungen in der Beheizung der Siedlung von etwa 5 bis 10 %. Die gesamte Anlage ist zukunftsorientiert ausgelegt, so dass weitere Heizenergie kostengünstig verkauft und somit die Wirtschaftlichkeit der Anlage weiter erhöht werden könnte. Mit dem Verkauf dieser Wärmeenergie lassen sich mittelfristig Senkungen der Heizkosten von 10 % bis 15 % realisieren.
Ein wichtiges Bewertungskriterium für die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses ist die Leistungsziffer. Ab 3,5 wird von einer wirtschaftlich arbeitenden Anlage gesprochen. Für das vorliegende Konzept ist mit einer Leistungsziffer zwischen 4,2 und 4,5 zu rechnen.Aus ökologischer Sicht werden Schadstoffemissionen (CO2, SOx, NOx) reduziert und fossile Energieträger (Gas) eingespart. Dadurch wird die Umwelt nachhaltig entlastet. Durch den Einsatz einer Wärmepumpenanlage würde sich bereits nach 5 ½ Jahren eine Verringerung um den gesamten durchschnittlichen CO2-Jahresausstoß mit der bestehenden Gaskesselheizanlage ergeben. Das Projekt ist somit unter dem Gesichtspunkt des Umwelt- und Klimaschutzes sehr positiv zu bewerten.
Die Auswirkungen einer möglichen anlagentechnischen Umsetzung auf Wasserbehandlungsanlage, geothermisches Reservoir, Flutungsregime und Grubenverwahrung wurden untersucht. Eine vollständige Untersuchung zur Beeinflussung des Reservoirs war im Rahmen dieser Studie zu komplex und ist gegebenenfalls in einem nachfolgenden Projekt zu betrachten. Für die restlich genannten wurde eine negative Beeinflussung ausgeschlossen.
Eine Vorabstimmung mit sämtlichen vom Projekt Betroffenen erfolgte. Es war eine zustimmende Haltung zu der möglichen Errichtung einer Demonstrationsanlage zu verzeichnen.
Für die genehmigungsrechtliche Seite kann gesagt werden, das Gesamtvorhaben lässt sich umsetzen. Einzelne Anträge auf Erteilen von Genehmigungen sind erforderlich. Es ist aller Wahrscheinlichkeit nach nicht zu erwarten, dass notwendige Genehmigungen für den Betrieb einer Demonstrationsanlage nicht erteilt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Ergebnis der Machbarkeitsstudie wird im Rahmen einer Präsentation den Interessenten einer Umsetzung des Konzeptes vorgestellt. Darunter werden sich Vertreter des Sächsischen Ministeriums für Umwelt, des Sächsisches Landesamtes für Umwelt und Geologie, der Gemeindeverwaltung Schlema, des Ökoparks, der Wismut GmbH und potenzielle Investoren und Nutzer der Wärmepumpenanlage befinden. Weitere Veröffentlichungen sind geplant.


Fazit

Die vorliegende Machbarkeitsstudie führte in der technischen, wirtschaftlichen und genehmigungsrechtlichen Bewertung zu einem positiven Ergebnis. Eine Umsetzung des beschriebenen Anlagenkonzeptes erscheint daher prinzipiell realisierbar. Aus der Bewertung verschiedener Varianten ging die technische Planung des Anlagenkonzeptes hervor. Dieses liegt jetzt in der Systemvorplanung vor. Speziell die Investitionen beinhalten ein gewisses unternehmerisches Restrisiko, welches weitestgehend minimiert wurde. Die Errichtung einer Demonstrationsanlage ist zu empfehlen.
Das weitere Vorgehen sollte vom Auffinden geeigneter Investoren bestimmt sein. Gleichzeitig sind Fördermöglichkeiten des Bundes bzw. Landes für eine Umsetzung des Anlagenkonzeptes zu erschließen.