Zyklische Prozesse in unterirdischen Pumpspeicherwerken
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt umfasste fünf Arbeitspakete (WP) zu den zyklischen hydrodynamischen (HD), hydro-mechanischen (HM) und geologischen Prozessen bei der Umnutzung von stillgelegten Kohlebergwerken als unterirdische Pumpspeicherkraftwerke (UPSP). In WP1 wurden hydraulische Aspekte während des Füllens und Entleerens eines UPSP untersucht. Physikalische Modellversuche zeigten, dass schnelle Wechsel zwischen Füll- und Leerbetrieb die hydrodynamischen Prozesse beeinflussen, wobei Welleninteraktionen und Dämpfungsprozesse beobachtet wurden. WP2 konzentrierte sich auf die Auswirkungen zyklischer Druckschwankungen auf das Verhalten des Gesteins und der Stützsysteme in stillgelegten Minen. Die Untersuchungen zeigten, dass zyklisches Nässen und Trocknen die Stabilität des Gesteins erheblich beeinflusst, was zu Deformationsmechanismen wie Kriechen und Ermüdung führt. In WP3 wurde untersucht, welche geologischen Faktoren bei der Umnutzung von stillgelegten Minen für UPSP relevant sind. Ein systematischer Ansatz zur Datensammlung und Erstellung eines 3D-geologischen Modells wurde entwickelt, um die Machbarkeit solcher Projekte zu bewerten. WP4 analysierte bestehende Bergbaupläne zur Implementierung von UPSP. Daten aus dem letzten deutschen Steinkohlebergwerk Prosper-Haniel wurden verwendet, um Volumenberechnungen durchzuführen. LiDAR- und Photogrammetrie-Daten wurden gesammelt, um 3D-Modelle der Mine zu erstellen, was eine Grundlage für zukünftige Planungen bietet. WP5 stellt eine Synthese aller vorangegangenen Arbeitspakete dar und gibt eine Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cooperative project (CUMT/RWTH) on an Underground Pumped Storage Power Plant (UPSP). International Conference on Energy, Resources, Environment and Sustainable Development (ERESD), May 26-27th, 2022, Xuzhou, China
Kroll, M., Colas, E., Khaledi, K., Klopries, E., Sabarny, C., Schüttrumpf, H. & Tian, D.
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Overview of converting abandoned coal mines to underground pumped storage systems: Focus on the underground reservoir. Journal of Energy Storage, 73, 109153.
Colas, Elisa; Klopries, Elena-Maria; Tian, Deyan; Kroll, Maike; Selzner, Michael; Bruecker, Christoph; Khaledi, Kavan; Kukla, Peter; Preuße, Axel; Sabarny, Carolina; Schüttrumpf, Holger & Amann, Florian
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Experimental and numerical analyses of creep-fatigue behavior in sandstone for energy storage applications. Journal of Energy Storage, 101, 113879.
Tian, Deyan; Song, Zhengyang; Khaledi, Kavan; Yang, Zhen & Amann, Florian
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Experimental Analysis and Creep-Fatigue Damage Modeling of Sandstone Deformation related to Energy Storage Systems. Copernicus GmbH.
Tian, Deyan; Song, Zhengyang; Khaledi, Kavan; Yang, Zhen & Amann, Florian
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Future underground spatial utilization – The role of geological criteria in the repurposing process of former coal mines. Copernicus GmbH.
Colas, Elisa; Back, Stefan & Kukla, Peter
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Geological and mining factors influencing further use of abandoned coal mines – A multi-disciplinary workflow towards sustainable underground storage. Journal of Energy Storage, 108, 115101.
Colas, Elisa; Kukla, Peter A.; Amann, Florian & Back, Stefan
