Entwicklung von Konzepten zur Nutzbarmachung des hydroelektrischen Wasserkraftpotenziales von Rohstoffgewinnungsbetrieben

Wasserkraft in der peruanischen Rohstoffindustrie

Peru erwartet von 2010 bis 2020 eine Verdoppelung des elektrischen Energiebedarfes – bis 2030 sogar eine Steigerung um das Vierfache. Der steigende Bedarf ist vor allem auf das konstante Wachstum der Bergbauindustrie zurückzuführen, die einen Anteil von 43 % am Gesamtverbrauch der elektrischen Energie Perus hat (Stand 2015). Wasserkraft hat in Peru traditionell eine große Bedeutung als preiswerte und zuverlässige Energiequelle. In den letzten Jahrzenten ist ihr Anteil an der nationalen Stromerzeugung allerdings trotz großer vorhandener technischer Ausbaupotenziale aufgrund von Subventionierung der Erdgasförderung im Amazonas Gebiet drastisch gesunken. Vor diesem Hintergrund könnte der überdurchschnittlich stark wachsende Energiebedarf der Bergbauindustrie durch gezielte Nutzung noch nicht erschlossener Wasserkraftpotenziale wieder zu einem Anstieg des Wasserkraft-Anteils im Strommix von Peru führen. Vor allem die Andenregion, in der viele Bergwerke liegen, weist ein hohes Wasserkraftpotential auf.

Im Verbundprojekt SmartH₂OEnergy sollen Konzepte entwickelt werden, die es peruanischen Rohstoffgewinnungsbetrieben ermöglichen, ungenutzte Wasserkraftpotentiale zu erschließen. Dabei sollen die techno-ökonomischen Potenziale und Nutzungsmöglichkeiten folgender Anwendungsbereiche erfasst und untersucht werden:

- Prozesswässer in mittleren und großen Rohstoffgewinnungsbetrieben

- Natürliche Oberflächengewässern in der Nähe von Bergbaubetrieben

- Von Rohstoffgewinnungsprozessen übertätig freigesetzte Grubenwässern

In Abhängigkeit der technischen Möglichkeiten und Faktoren wie Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit werden Konzepte für variable Anwendungsfälle in der Rohstoffgewinnung erarbeitet.

Durch die Versorgung von Rohstoffgewinnungsbetrieben mit lokaler Wasserkraft werden Stromnetze entlastet, erforderliche Infrastruktur ausgebaut und folglich der einhergehende Eingriff in die Natur reduziert. Durch entsprechende Anpassung der Rohstoffgewinnungsbetriebe wird auch über die Projektlaufzeit hinaus die regionale Versorgung mit Strom aus nachhaltigen Quellen sichergestellt.

Entwicklung von Konzepten zur Nutzbarmachung von hydroelektrischer Wasserkraft

Im Rahmen dieses Verbundprojektes soll erstmals ein umfassender Lösungsansatz mit konkreten Anwendungskonzepten zur Erschließung hydroelektrischer Potenziale in der Rohstoffgewinnung erarbeitet werden. Aufbauend auf den Ergebnissen und Entscheidungen des Definitionsprojekts wird im Verbundprojekt die Integration von Wasserkraft in den übertägigen Rohstoffgewinnungsprozess detailliert geplant. Das umfasst u.a. auch die Explorations-, Abbau- sowie die Nachnutzungsphase der Rohstoffgewinnung.

Zentrale Kernfrage des Projekts ist, wie bei der Rohstoffgewinnung das maximale Wasserkraftpotential erschlossen und optimal genutzt werden kann. Dazu wird zunächst untersucht, wie in bestehenden Betrieben hydroelektrische Energie wirtschaftlich gewonnen werden kann. Anschließend soll untersucht werden, wie Betriebe planerisch adaptiert und gezielt auf die Wasserkraftnutzung ausgelegt werden können. Die vorhandenen Technologien zur Gewinnung hydroelektrischer Energie werden dabei nach geeigneten Kriterien ausgewählt und der erzielbare Effekt wird evaluiert.

Die entwickelten Lösungen werden zwar am Fallbeispiel Peru simuliert und validiert, allerdings steht auch die Übertragbarkeit der Konzepte in andere Regionen  im Fokus, sodass die gleichen positiven Effekte an anderen Standorten erzielt werden könnten

Mehrwert in Peru und darüber hinaus

SmartH₂OEnergy ist ein Verbundprojekt des Lehrstuhls für Wasserbau und Wasserwirtschaft (WB) der TU München, THEnergy und dem Institute of Mineral Resources Engineering der RWTH Aachen University, sowie Ergon Power aus Peru. Das Projekt basiert auf der intensiven Zusammenarbeit der Verbundpartner aus Wissenschaft und Wirtschaft in Deutschland und Peru. Eine weitere essentielle Partnerschaft des Projektes ist die enge Einbindung der lokalen peruanischen Gemeinde St. Catalina etwa 100 km nordöstlich von Lima, die im direkten Einflussgebiet des Bergwerkbetreibers liegt. Außerdem ist die Einbindung peruanischer Universitäten mit Fachrichtung Bergbaukunde angestrebt, um auf landesspezifische Problemstellung eingehen zu können, innovative Themen in Lehre und Forschung zu adressieren und einen permanenten Informationsaustausch zwischen Industrie und Wissenschaft zwischen den Ländern sicherzustellen.

Ermittelte Einsatzpotenziale für bereits existierende Konzepte der Wasserkraftnutzung sowie entsprechende Integrationsarbeiten sollen im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung verbreitet werden, neu entwickelte Konzepte und Anlagen hingegen sollen patentiert werden. Das im Projekt erarbeitete Wissen über den Einsatzbereich und die Einschränkungen von hydroelektrischer Nutzung des Wasserkraftpotenziales in Rohstoffgewinnungsbetrieben kann für innovativ orientierte KMU einen neuen Markt schaffen. Hierbei soll vor allem die Methodik und der Einsatzbereich der Wasserkraft für die gesamte Lebensdauer eines Rohstoffgewinnungsstandortes (von Exploration bis zur Nachnutzung) abgedeckt werden, so wird eine große Anwendergruppe angesprochen. Mit Hinblick auf den kurzfristigen Nutzen wird das Projekt vor allem positive Auswirkung auf die die Energiebilanz, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Rohstoffgewinnung in netzfernen Gebieten haben.