Präzisionsbohrung trifft schmalen Stollen in 120 m Tiefe punktgenau

120 m unter Bochum liegen die gefluteten Stollen eines ehemaligen Kohlebergwerks. Die Hohlräume sind nur wenige Meter breit und von der Oberfläche aus nicht mehr zugänglich. Genau dorthin wollten Forschende des Fraunhofer IEG bohren. Mit einer vergleichsweise kompakten Bohranlage ist ihnen das gleich viermal gelungen.

Das Besondere: Die Forschenden benötigten dafür keine aufwendige Richtbohrtechnik, wie sie aus der Öl- und Gasindustrie bekannt ist. Stattdessen nutzten sie eine mobile Anlage für die oberflächennahe Geothermie. Die erfolgreichen Bohrungen könnten nun den Weg für einen ungewöhnlichen Wärmespeicher ebnen. Denn das Wasser in den alten Stollen soll künftig überschüssige Wärme aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben.

Wie trifft man einen schmalen Stollen in 120 m Tiefe?

Wer in ein ehemaliges Bergwerk bohrt, steht vor einem besonderen Problem. Anders als bei einer gewöhnlichen Erdwärmebohrung genügt es nicht, eine bestimmte Tiefe zu erreichen. Der Bohrmeißel muss einen bereits vorhandenen Hohlraum treffen. Weicht die Bohrung zu weit vom geplanten Verlauf ab, geht sie am Stollen vorbei.

Das Team des Fraunhofer-Instituts für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (IEG) musste deshalb genau wissen, wo sich die alten Grubenbaue befinden. Auf dieser Grundlage planten die Forschenden die vier Bohrungen. Speziell angepasste Beschwerungsgewichte am Bohrgestänge halfen ebenfalls dabei, die vorgesehenen Hohlräume zu erreichen.

Zum Einsatz kam die mobile Bohranlage BO.REX. Trotz ihres mehr als 12 m hohen Masts und einer Zugkraft von 40 t ist sie nur 2,5 m breit. Dadurch kann sie auch auf kleineren Freiflächen zwischen Gebäuden arbeiten.

„Wir erreichen nun selbst schmale Grubenhohlräume mit einer mobilen Anlage zuverlässig“, sagt Jonas Güldenhaupt, Leiter des Bohrbetriebs am Fraunhofer IEG, in der Pressemitteilung vom 30. Oktober 2026. Für dicht bebaute Städte ist das ein Vorteil. Gerade im Ruhrgebiet liegen zahlreiche ehemalige Bergwerke unter Wohn- und Gewerbegebieten. Große Bohranlagen lassen sich dort nicht überall aufstellen.

Dass sich Erdwärme auch bei wenig Platz erschließen lässt, zeigt ein anderes Bochumer Projekt. Dort versorgt eine Anlage mit schräg gebohrten Erdwärmesonden ein Hochschulgebäude mit Wärme und Kälte. Bei den aktuellen Bohrungen ging es allerdings nicht um neue Erdwärmesonden, sondern darum, bestehende Bergwerksstollen gezielt zu treffen.

Unterwasserdrohne bestätigt den Bohrerfolg

Ob die Bohrungen tatsächlich am richtigen Ort angekommen waren, überprüfte das Team anschließend im Untergrund. Dazu installierten die Forschenden Messsensoren in den Bohrlöchern. Projektleiter Stefan Klein und seine Kollegen untersuchten die gefluteten Stollen außerdem mit einer Unterwasserdrohne. Deren Aufnahmen zeigen die seitlichen Felswände und verschiedene Wasserschichten. Während das Wasser in einigen Bereichen klar war, herrschte anderswo eine starke Trübung.

Die Bilder bestätigten, dass die Bohrungen wie geplant in die vorgesehenen Hohlräume führten. Über die neuen Zugänge lässt sich künftig Grubenwasser fördern und nach seiner Nutzung an anderer Stelle wieder einleiten. Das benötigen die Forschenden für ihre nächsten Versuche.

Alte Kohlegrube soll Wärme für den Winter speichern

Hinter den Bohrungen steckt das europäische Forschungsprojekt PUSH-IT. Das Fraunhofer IEG und die Ruhr-Universität Bochum untersuchen darin, ob sich das ehemalige Bergwerk Mansfeld als unterirdischer Wärmespeicher nutzen lässt.

Grubenwasser wird bereits an verschiedenen Standorten zum Heizen verwendet. Dabei entziehen Wärmepumpen dem Wasser seine vorhandene Wärme und heben die Temperatur auf das benötigte Niveau an. Wie sich daraus auch größere Wärmeversorgungssysteme entwickeln lassen, beschreibt der Beitrag über die Nutzung von Grubenwasser für Wärmenetze.

In Bochum wollen die Forschenden noch einen Schritt weitergehen: Sie möchten zusätzliche Wärme unterirdisch speichern. Dafür kommt beispielsweise Abwärme aus dem technischen Zentrum der Ruhr-Universität oder einem Rechenzentrum infrage. Diese Wärme fällt auch dann an, wenn sie gerade nicht zum Heizen benötigt wird.

Statt sie ungenutzt abzugeben, könnte sie in das wassergefüllte Bergwerk eingebracht werden. Das Grubenwasser und das umgebende Gestein nehmen dabei Wärme auf. Wird später Heizenergie gebraucht, soll ein Teil davon wieder entnommen werden.

Nach den Plänen des PUSH-IT-Projekts soll überschüssige Wärme mit einem Temperaturniveau von etwa 30 °C gespeichert werden. Eine Wärmepumpe könnte die Temperatur bei Bedarf auf mehr als 90 °C anheben. Das ist notwendig, weil das angeschlossene Wärmenetz mit deutlich höheren Temperaturen arbeitet. Die Forschenden wollen auf diese Weise untersuchen, ob sich überschüssige Wärme aus Zeiten mit geringem Heizbedarf für eine spätere Nutzung aufbewahren lässt.

Wie viel Wärme passt in das alte Bergwerk?

Für den Bochumer Standort rechnen die Projektpartner mit einer möglichen Speicherkapazität von 2 bis 8 TJ. Das entspricht rund 0,56 bis 2,22 GWh Wärmeenergie. Ob das alte Bergwerk tatsächlich so viel Wärme speichern und später wieder abgeben kann, müssen die Forschenden allerdings noch herausfinden.

Entscheidend ist dabei, wie sich das Wasser in den unterirdischen Stollen bewegt. Strömt das erwärmte Wasser in andere Bereiche oder vermischt es sich mit kälterem Wasser, lässt sich möglicherweise nur ein Teil der gespeicherten Wärme zurückgewinnen. Auch das umgebende Gestein spielt eine Rolle, weil es Wärme aufnimmt und wieder abgeben kann.

Wie gut der Speicher funktioniert, sollen weitere Tests zeigen. Die Forschenden wollen untersuchen, wie das Grubenwasser durch die alten Stollen fließt und wie viel von der eingespeisten Wärme sich tatsächlich wieder nutzen lässt. Erst dann wird sich zeigen, ob das ehemalige Bergwerk genügend Wärme speichern kann und ob sich der Betrieb wirtschaftlich lohnt.

Warum ehemalige Bergwerke für die Wärmewende interessant sind

Stillgelegte Bergwerke haben einen möglichen Vorteil gegenüber manchen natürlichen wasserführenden Gesteinsschichten: Ihre Schächte und Stollen können große Wassermengen zugänglich machen. Außerdem liegen viele ehemalige Zechen in der Nähe von Städten, Industrieanlagen und Wärmenetzen.

„Der Untergrund ist eine bisher zu wenig beachtete Ressource in der Wärmetransformation“, erklärt Florian Hahn, Leiter des Kompetenzzentrums Bergbaufolgenutzung am Fraunhofer IEG, in der Pressemitteilung.

Das Institut untersucht im europäischen Projekt PUSH-IT gemeinsam mit insgesamt 18 Partnern unterschiedliche Möglichkeiten, Wärme unter der Erde zu speichern. Die Projektlaufzeit reicht von Januar 2023 bis Dezember 2026.

In Bochum ist nun eine wichtige technische Voraussetzung erfüllt: Die Forschenden können die schmalen, gefluteten Stollen mit einer mobilen Bohranlage gezielt erreichen. Ob das ehemalige Kohlebergwerk künftig tatsächlich als Wärmespeicher genutzt werden kann, sollen die noch ausstehenden Tests zeigen.

Quellen

• Fraunhofer IEG / idw, 30.10.2026: Grubenwasser für die Wärmewende – Fraunhofer IEG trifft gezielt Bergwerk in 120 Metern Tiefe – Primärquelle zum Bohrerfolg, zu BO.REX, zur Unterwasserdrohne und zu den Zitaten.
• PUSH-IT: Bochum – Mine Thermal Energy Storage – Projektplanung, Temperaturangaben, angestrebte Speicherkapazität und Testziele.
• Europäische Kommission / CORDIS: PUSH-IT, Projekt 101096566 – Forschungsprogramm und Projektrahmen.