ATLANTIS - eine interdisziplinäre Machbarkeitsstudie zur Energiespeicherung mit hybriden Pumpspeichern in Braunkohle Tagebauen

Die Welt ist gegenwärtig bestrebt, die Nutzung erneuerbarer Energien zu erhöhen, um die Treibhausgasemissionen zu verringern und gleichzeitig aus der Nutzung fossiler Brennstoffe auszusteigen. Die Kapazitäten von Wind- und Solarenergie werden derzeit erhöht, um den Übergang von konventionellen zu erneuerbaren Energien zu beschleunigen. Um Nachfragespitzen rechtzeitig abdecken zu können, muss nicht nur Energie aus erneuerbaren Ressourcen erzeugt, sondern auch überschüssige Energie in Schwachlastzeiten gespeichert und bei hohem Strombedarf bereitgestellt werden. Für diesen Fall ist ein effizientes und nachhaltiges Energiespeichersystem erforderlich.

Um die Energiewende zu unterstützen und einen nachhaltigen Übergang von der konventionellen Energieerzeugung aus Braunkohle zu ermöglichen, ist die Nutzung stillgelegter Tagebaue eine wichtige Möglichkeit für die Umwandlung und Speicherung erneuerbarer Energie. Die Pumpspeichertechnologie kann die vorhandenen Tagebaue nutzen, um Energie in den Schwachlastzeiten zu speichern, indem Wasser aus einem unteren Reservoir im Tagebau in ein oberes Reservoir gepumpt wird. Bei Spitzenlast gibt das System das gespeicherte Wasser über Turbinen in das untere Reservoir ab, genau wie bei einem herkömmlichen Wasserkraftwerk. Dies ermöglicht den Übergang zu einer nachhaltigen Nachnutzung der Bergbaulandschaft, reduziert Erdarbeiten und Transporte, verringert die Umweltauswirkungen, unterstützt die grüne Energieerzeugung und eröffnet neue Perspektiven für die Umstellung der Kohleregionen.

Der Schwerpunkt des Gesamtprojekts liegt auf der Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Umwandlung von Kohletagebauen in hybride Energiespeicherprojekte. Die mögliche Nutzung stillgelegter Kohlebergwerke als hybride Pumpspeicherkraftwerke (HPHS) könnte die Stabilität der ehemaligen Kohleregionen erhöhen und zur Energiesicherheit in der EU beitragen. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf zwei Untersuchungsgebiete in Europa: eines in den Braunkohlevorkommen Westmazedoniens in Griechenland und ein anderes in den Braunkohlevorkommen im südlichen Teil des Lodz-Beckens in Polen.

Am Fachgebiet Ingenieurgeologie der TU Berlin befassen wir uns mit den geotechnischen Auswirkungen des HPHS-Betriebs mit unversiegelten Becken auf die Hangstabilität, Oberflächendeformation und Erosion. Ziel ist es, die Auswirkungen der unterschiedlichen Füllstände der Becken während des HPHS-Betriebs und der damit verbundenen schwankenden Grundwasserstände auf die Uferstabilität zu untersuchen. Weitere geotechnische Risiken, wie mögliche Setzungen und Ufererosion, werden ebenfalls analysiert.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Gruppe ist die Quantifizierung von Umweltrisiken für ausgewählte HPHS-Standorte, wie z.B. potenziell induzierte Seismizität, Erosion und Risiken im Zusammenhang mit dem Bau und Betrieb von HPHS auf den spezifischen lithologischen Einheiten. Schließlich werden induzierte Seismizität, Böschungsstabilität, vertikale Oberflächenverschiebungen und die Kontaminierung von Grundwasserleitern bewertet, um ausführliche Empfehlungen für die regionsspezifische Umweltüberwachung vorzuschlagen.

Teilprojektbearbeiter*innen am Fachgebiet Ingenieurgeologie sind Ershad Ud Dowlah Pahlowan, Anika Braun und Tomas Fernandez-Steeger.

Das Projekt wird von einem Konsortium von sechs Partnern aus ganz Europa durchgeführt, aus verschiedenen Bereichen von Hochschule bis Industrie.

1. GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum, Deutschland (Projektkoordination)
2. Central Mining Institute, Polen
3. Centre for Research and Technology Hellas, Griechenland
4. PGE Gornictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A., Polen
5. Public Power Corporation S.A., Griechenland
6. Technische Universität Berlin, Deutschland

Das ATLANTIS Projekt wird gefördert vom Research Fund for Coal and Steel (RFCS)

Förderkennzeichen: 101034022

Projektlaufzeit: 2021 - 2024