Im Nordwesten von Nordrhein Westfalen, unmittelbar an der Grenze zu den Niederlanden befindet sich das Salzbergwerk Epe. Dort gewinnt die Salzgewinnungsgesellschaft Westfalen mbH im Bereich der Städte Gronau und Ahaus innerhalb ihrer Konzession hochreine Industriesole. Die bei der Solegewinnung entstehenden Hohlräume werden von namhaften Energieversorgungsunternehmen zur Speicherung von Erdgas genutzt. Der Standort Epe hat somit eine enorme Bedeutung für die Soleproduktion und die Energieversorgung Deutschlands. Im Textbeitrag wird auf die Geologie der Salzlagerstätte, die Entwicklung des Salzbergwerkes Epe hinsichtlich der Solegewinnung und der Speicherung von Erdgas und Erdöl eingegangen. Neben der Vorstellung von technischen Grundlagen zur Solegewinnung und Speicherung wird auch ein Ausblick auf die Entwicklung beider Bergbaubereiche im Feld gegeben.
Grafik 1: Bergwerksbetriebe in NRW (Ausschnitt)
Geologie der Salzlagerstätte Epe
Die Salzlagerstätte in Epe ist Teil der niederrheinischen Salzpfanne. Diese großräumige Salzlagerstätte erstreckt sich von Rheinberg im Süden bis in die norddeutsche Tiefebene und in die Niederlande hinein (siehe Grafik 2). Die Lagerstätte entstand vor ca. 250 Millionen Jahren und gehört zur geologischen Formation des Zechstein 1. Das Salz lagert in einer Teufe von etwa 1000 bis 1400 m relativ störungsfrei und flach. Das bis zu 400 m mächtige Salzlager wird im Liegenden und Hangenden von Anhydrit begrenzt. Zur Oberfläche hin schließen sich Schichtenfolgen des Zechstein 1, 2 und 3 an, die durch Ton-Anhydrit-Schichten gegen den darüber liegenden Buntsandstein abgedichtet sind. Die Schichten des Unteren und Mittleren Buntsandsteins sind insgesamt ca. 630 m mächtig, sie werden überlagert von Schichten der Unterkreise und des Quartär. Das in Epe gewonnene Salz ist sehr rein (98-99 % NaCl). Es ist daher auch ein ideales, dichtes Muttergestein für Speicherkavernen.
Grafik 2: Verbreitung und Mächtigkeit des Werra-Steinsalzes
am Niederrhein und im Münsterland (Ausschnitt)
Solegewinnung im Salzbergwerk Epe – Eine Betriebschronik der SGW
Durch Verleihungsurkunde des Ministers für Wirtschaft, Mittelstand und Verkehr des Landes Nordrhein – Westfalen vom 14. Mai 1970 ist dem Land Nordrhein Westfalen auf Rechtsgrundlage des § 38b des Allgemeinen Berggesetzes für die Preußischen Staaten (ABG) das Eigentum zur Gewinnung von Steinsalz an dem Bergwerk Epe verliehen worden. Der Salzgewinnungsgesellschaft Westfalen mbH (SGW) wurde gemäß § 38c ABG das Recht eingeräumt, im verliehenen Feld Steinsalz aufzusuchen, zu gewinnen und die hierzu erforderlichen Anlagen über und unter Tage zu errichten. Das der SGW übertragene Recht, wurde nach §149 Bundesberggesetz vom damaligen Landesoberbergamt nach Inkrafttreten des Bundesberggesetzes (BBergG) bestätigt. Das Gewinnungsrecht der SGW erstreckt sich auf einer Fläche von 22,5 km² und ist für die Dauer von 99 Jahren, von 1970 bis 2069, verliehen worden. Ein Rahmenbetriebsplan für die bergbauliche Tätigkeit der SGW wurde vom ehemaligen Bergamt Marl im Jahre 1972 zugelassen. Die erste Solegewinnungsbohrung S1 wurde im Jahre 1970 niedergebracht. Im Jahr 2008 wird mit dem Abteufen der 100. Solegewinnungsbohrungen begonnen. Die durch die Solung entstehenden Kavernenhohlräume sind in definierten Abständen zueinander in einem trigonalen Raster angeordnet. Das Feld entwickelte sich in den Jahren 1970 bis 1990 von Süden ausgehend nach Norden und später nach Osten. Zu dieser Zeit war das abgelenkte Bohren, bei dem der Bohrpfad gezielt in definierte Richtungen geführt wird, noch nicht Stand der Technik. Die Bohrungen wurden nahezu senkrecht abgeteuft - daher erkennt man Solegewinnungsbohrungen aus dieser Zeit daran, dass jeweils nur ein Bohrlochansatzpunkt auf einem übertägigen Platz liegt. Mit Einführung des abgelenkten Bohrens wurden im Feld Epe Clusterplätze möglich, auf denen anfangs zwei, später drei und heute schon bis zu 7 Bohrungen möglich sind. Das Zusammenfassen von Bohrlochansatzpunkten auf einen Platz stellt nicht nur einen finanziellen Vorteil für das Unternehmen dar, sondern es vermindert auch den Eingriff in Natur und Landschaft. Mit der Zulassung des Betriebsplanes für die 6. Solefelderweiterung im Jahre 2002 durch das ehemalige Bergamt Gelsenkirchen dehnte sich die Entwicklung der Solegewinnung Richtung Westen aus. Von 2002 an entwickelte sich der Abbaufortschritt der SGW in diese Richtung.
Aussolverfahren
Im Steinsalzbergwerk Epe wird bei der kontrollierten Bohrlochsolung jeweils eine Bohrung pro Kaverne bis zum liegenden Anhydrit niedergebracht. Je nach geplanter Verwendung der Kaverne wird mehr oder weniger tief in die Salzschichten verrohrt und anschließend die Bohrlochverrohrung zementiert. In die Bohrung werden zwei konzentrische Spülrohre eingehängt und übertage verflanscht. Der Solprozess beginnt mit dem direkten Spülverfahren.
Dabei gelangt Süßwasser über das tiefer hängende Zentralrohr in das Bohrlochtiefste. Die entstehende Salzsole wird dann gleichzeitig über die zweite äußere Spülrohrtour nach übertage verdrängt. Im Laufe der Kavernenentwicklung wird der Spülkreislauf umgekehrt (indirektes Solverfahren). Hierbei gelangt das Süßwasser dann über den Ringraum in den Außenraum der Kaverne, sättigt sich auf dem Weg nach unten langsam auf und verlässt die Bohrung über das tiefer hängende Zentralrohr. Um während der Aussolung die Entwicklung der Kavernenfirste zu steuern, wird durch den Ringraumzwischen Bohrlochverrohrung und zweiter Spülrohrtour eine Schutzflüssigkeit, das sog. Blanket, eingepresst. Wegen der geringeren Dichte schichtet sich diese über das Süßwasser und verhindert damit die vertikale Aussolung. Durch Solung sind in Epe Kavernen entstanden, die ein Hohlraumvolumen zwischen 250.000 und 400.000 m³ bis maximal 970.000 m³ aufweisen.
Im Jahr 2006 wurden mit diesem Aussolverfahren durch die SGW 1.977.971 t Salz gewonnen. Das entspricht einem Solevolumen von 6.345366 m³.
Grafik 3: Prinzipdarstellung des direkten und indirekten Solveverfahren
(Grafik KB Underground Technologies GmbH)
Soletransport und Verwendung der Sole
Mit Hilfe eines Pipelinesystems erreicht die Sole die verarbeitenden Unternehmen. Mit über 350 km ist das Solefernleitungsnetz der SGW das längste seiner Art in Europa. Hauptabnehmer der Sole sind Chemiewerke in Marl, Rheinberg und Jemeppe (Belgien). Die in Epe geförderte Salzsole ist ein wichtiger Grundstoff für die Salz- und Chemische Industrie. Sie dient zur Herstellung von Soda, Wasch- und Reinigungsmitteln sowie von Kunststoffen. Verwendung findet die Sole ebenso bei der Produktion von Arznei- und Futtermitteln, von Konservierungsmitteln und Chemikalien zu Wasseraufbereitung.
Salzkavernen als Öl- und Erdgasspeicher
Die Salzlagerstätte in Epe ist aufgrund ihrer Teufe und Geologie sehr gut für das Anlegen von Speicherkavernen geeignet. Bereits in den 70er Jahren wurde die erste Salzkaverne als Rohölspeicherkaverne umgerüstet, seit den 80er Jahren wird im Kavernenfeld auch Erdgas eingelagert. Bevor eine Speicherung stattfindet, wird jede Kaverne gebirgsmechanisch begutachtet. In dieses Gutachten fließen Daten wie z.B. Abstände zur Nachbarkaverne, zum Liegenden, die Mächtigkeit der Salzschwebe, die Kontur der Kaverne und natürlich die Geologie der Kaverne ein. Im Gutachten werden dann Grenzwerte errechnet, innerhalb derer eine gefahrlose Benutzung der Kaverne als Speicherhohlraum möglich ist. Die Überwachung der Einhaltung dieser Grenzwerte stellt einen wichtigen Bestandteil der Bergaufsicht durch die Bergverwaltung Gelsenkirchen in Epe dar.
Salzkavernen in Epe als Ölspeicher
Die SGW stellt als Betriebsführer insgesamt 3 Mio. m³ Hohlraum für das Unternehmen BP als Lagerraum für Rohöl und Rohölprodukte bereit. Ein Rahmenbetriebsplan zur Einlagerung von Rohöl und Rohölprodukten wurde im Jahre 1974 zugelassen.
Das Öl gelangt über die Mineralölfernleitung Wilhelmshaven – Wesseling der Nord-West Ölleitung GmbH (NWO) bis zur Pumpstation Ochtrup in der Nähe des Salzbergwerkes Epe. Eine unter Bergaufsicht stehende 11 km lange Stichleitung verbindet die NWO-Pumpstation mit dem Kavernenfeld. Eine im Feld stehende Hochdruckpumpe drückt das Speichergut durch ein Feldleitungssystem zur zu befüllenden Kaverne. Durch den Ringraum zwischen der zementierten Verrohrung und der Soleentleerungsrohrtour gelangt das Öl in die Speicherkaverne und verdrängt die Sole. Diese erreicht dann über den zentralen Rohrstrang das übertägige Solenetz und wird so den Soleabnehmern zugeführt. Die Ausspeicherung des Erdöls geschieht durch Einpumpen von gesättigter Sole durch das Zentralrohr in den unteren Teil der Kaverne. Das Öl liegt wegen des geringeren spezifischen Gewichts über der Salzsole; es steigt durch den Ringraum auf und gelangt so in das Ölfeldleitungssystem und so über die Hochdruckpumpe wieder zur Mineralölfernleitung.
Rohöl und Rohölprodukte können im Salzbergwerk Epe in fünf Kavernen eingelagert werden, zurzeit sind drei Kavernen mit insgesamt rund 1 Mio. m³ Rohöl befüllt.
Salzkavernen in Epe als Gasspeicher
Im Feld Epe nutzen zurzeit fünf Unternehmen insgesamt über 60 Kavernen zur Erdgasspeicherung. Erdgasspeicher werden benötigt, um zum einen saisonale und tageszeitliche Verbrauchsspitzen auszugleichen oder zum anderen spekulative Gesichtspunkte im Zuge der Liberalisierung des Erdgasmarktes zu nutzen. Darüber hinaus stellen sie im begrenzten Rahmen ein Instrument zur Energiesicherung dar. Die Speicher in Epe dienen sowohl dem ersten als auch dem zweiten Zweck, wobei es auch Tendenz gibt, den Speichers als sog. High Performance Speicher zu nutzen, sprich zur Bereitstellung einer hohen Verfügbarkeit von Aus- und Einlagerungskapazitäten. Gleichzeitig tragen die Gasspeicher zur sicheren Daseinsvorsorge mit Gas bei. In Epe ist es aufgrund der günstigen gebirgsmechanischen Verhältnisse möglich, die einzelnen Gasspeicherkavernen mit einem maximalen Innendruck bis zu 250 bar zu nutzen. Durch die Speicherung unter hohem Druck können sehr große Gasvolumina eingelagert werden. Geht man von einer Kaverne mit einem Hohlraumvolumen von 300.000 m³ und einer Druckstufe von 200 bar aus, kann eine Menge von ca. 60 Mio. m³ Gas eingelagert werden. Wenn man den durchschnittlichen Erdgasverbrauch eines 4-Personenhaushaltes von 3000 m³ pro Jahr zugrunde legt, könnten mit einer Kavernenfüllung 20.000 Haushalte ein Jahr lang versorgt werden.
Grafik 4: Mengenbewegung eines saisonalen/tageszyklischen speichers
(Grafik: Essent Energie Gasspeicher GmbH)
Funktionsweise eines Erdgasspeichers
Ein Erdgaskavernenspeicher besteht aus drei Teilen; der Verdichter- und Entnahmestation, den Feldleitungen und den Kavernen. Der Speicher bezieht das Erdgas über Ferngasleitungen, die die Erdgasproduzenten mit den Verbrauchern verbinden. Nach Entnahme des Erdgases aus der Ferngasleitung wird das Erdgas auf der Verdichter- und Entnahmestation (VES) über einen Filter von Feststoffen befreit, die entnommene Menge wird gemessen. Das Erdgas wird vom Fernleitungsdruck bis auf Kavernendruck verdichtet. In Epe beträgt der durchschnittliche Ferngasleitungsdruck der ansässigen Betreiber zwischen 40 und 60 bar, der maximale Kavernenkopfdruck beträgt bis zu 225 bar. Das Erdgas wird nach der Verdichtung und Kühlung über Feldleitungen in die Kavernen geleitet. Zur Auslagerung wird das Erdgas aus der Kaverne über die Feldleitungen bis zur VES geleitet. Dort durchläuft das Erdgas einen Flüssigkeitsabscheider und wird durch eine anschließende Druckreduzierung auf den zulässigen Druck der Transportpipeline entspannt. Die beim Entspannungsprozess stattfindende Gasabkühlung wird durch eine entsprechende Gasvorwärmung kompensiert, um der Hydratbildung vorzubeugen. Bei Bedarf wird noch eine Gastrocknung durchfahren. Hinter der Druckreduzierung bzw. Gastrocknung folgt die Übergabemengenmessung und von dort aus wird das Gas in das Ferngasleitungsnetz eingespeist.
Entwicklung der Gasspeicherung in Epe
Im Jahre 1974 wurde der heutigen E.ON Ruhrgas AG der Rahmenbetriebsplan über die „Errichtung und den Betrieb von Anlagen und Einrichtungen zur Tiefenspeicherung von Gas in Kavernen des Solfeldes Epe“ zugelassen. Gegenstand dieser Zulassung war sowohl die Nutzung von 10 Kavernen für den Gasspeicherbetrieb mit den dazugehörigen Feldleitungen als auch des Geländes für die technischen Anlagen der Speicherverdichterstation. Die Erweiterung des Speichers um weitere 23 Kavernen wurde der heutigen E.ON Ruhrgas AG im Jahre 1987 genehmigt. 2005 wurde ein Rahmenbetriebsplan für die Erweiterung des Speichers um zwei Kavernen durch das Bergamt Gelsenkirchen zugelassen, die beiden Kavernen werden dieses Jahr mit Gas befüllt und zu Speicherzwecken genutzt werden. Für einen nächsten Erweiterungsschritt um 5 Kavernen wird zurzeit ein bergrechtliches Planfeststellungsverfahren durchgeführt. Die E.ON Ruhrgas AG speichert zurzeit in 32 Kavernen rund 2,1 Mrd. m³ Erdgas, wobei der nutzbare Anteil, das Arbeitsgas, ein Volumen von 1,7 Mrd. m³ hat.
Der Rahmenbetriebsplan für die „Errichtung und den Betrieb des Kavernenspeichers Epe“ der heutigen RWE Westfalen Weser Ems Netzservice GmbH wurde im Jahr 1986 zugelassen. Der Kavernenspeicher Epe der RWE WWE GmbH besteht heute aus zehn Kavernen in denen rund 470 Mio. m³ Erdgas eingespeichert sind. Das nutzbare Arbeitsgasvolumen beträgt 350 Mio. m³.
Durch die wachsende Bedeutung von Erdgas (Ausbau des europäischen Verbundnetzes, Zunahme des Gasverbrauchs in Europa) wird auch eine Erweiterung der verfügbaren Speicherkapazitäten erforderlich. Aus diesen Gründen interessierten sich auch für zwei renommierte niederländische Unternehmen, die Essent und die NUON dafür, Erdgas in Deutschland für den niederländischen Gasmarkt zu speichern. Im Jahr 2004 wurde der Essent Energie Gasspeicher GmbH der Rahmenbetriebsplan über die „Errichtung und den Betrieb eines Erdgasspeichers in Epe“ durch das Bergamt Gelsenkirchen zugelassen. Der
Essent Energie Gasspeicher GmbH wurde die Gasspeicherung in vier Kavernen Erdgas genehmigt, die maximale Lagermenge beträgt hier rund 300 Mio. m³. Ende 2006 erfolgte die genehmigungsrechtliche Erweiterung um zwei Kavernen. Auch hier werden in diesem Jahr beide Kavernen noch mit Gas befüllt werden.
Ebenfalls im Jahr 2004 wurde der N.V. NUON Energy Sourcing mit der bergamtlichen Zulassung eines Rahmenbetriebsplanes ebenfalls die „Errichtung und den Betrieb eines Kavernenerdgasspeichers in Gronau-Epe“ erlaubt. Dieser Kavernenerdgasspeicher hat eine ähnliche Größenordnung wie der Speicher des niederländischen Mitbewerbers. Zurzeit wird in vier Kavernen Erdgas für den niederländischen Gasmarkt bereitgestellt. Doch auch hier ist das Ausbauende nicht erreicht, der Bergverwaltung liegen planerische Mitteilungen über weitere Speichervergrößerungen vor. Beide Unternehmen werden in diesem Jahr eine Anbindung ihrer Speicher an das deutsche Netz realisieren. Die Anbindung erfolgt an eine Ferngasleitung der E.ON Ruhrgas AG.
Ende des Jahres 2005 erlangte die Trianel European Energy Trading GmbH, ein Zusammenschluss aus mehreren Stadtwerken, ebenfalls vom ehemaligen Bergamt Gelsenkirchen die Zulassung für die „Errichtung und den Betrieb eines Erdgasspeichers Epe“. Mit dem Zugang zu Speicherkapazitäten werden die Stadtwerke insofern flexibel, dass sie sich von Gesamtbedarfsdeckungsverträgen lossagen und zu einer strukturierten Beschaffung übergehen zu können.
Grafik 5: Funktionsweise einer Erdgasspeicherstation
(Grafik: E.ON Ruhrgas AG)
Bedeutung der Erdgasspeicherung in Epe, Ausblick
In Deutschland wird Erdgas in Kavernen und in Porenspeichern gelagert. Der Vorteil von Kavernenspeichern ist die flexiblere Fahrweise hinsichtlich der Ein- und Auslagerung des Speichermediums. Diese Tatsache wird in Zukunft aufgrund der Anforderungen an den Erdgasmarkt an Bedeutung gewinnen, viele Unternehmen in Deutschland planen den Neubau von Kavernenspeichern oder den Ausbau bestehender Speicherprojekte.
Im Jahr 2006 waren in deutschen Kavernen 9 Mrd. m³ Erdgas eingelagert, die entsprechende Arbeitsgasmenge betrug 6,7 Mrd. m³. Rund ein Drittel dieser Menge lagert in Kavernen des Salzbergwerks Epe. Der Erdgaskavernenspeicher Epe stellt somit den größten Gaskavernenspeicher in Europa dar.
Die Gründe für die Unternehmen ihre Speicher in Epe zu errichten, liegt an der in Deutschland nahezu einzigartigen Standortsituation. Die Nähe zu den Verbrauchern im Ruhrgebiet, die Nähe zu den Niederlanden und die Nähe zu den großen Ferngasleitungen spielt hier eine Rolle. Aber auch die Möglichkeit, fertig gesolte Kavernen übernehmen zu können, ohne die bei der Herstellung der Kavernen anfallende Salzsole händeln zu müssen, sprechen für den Standort Epe.
Seit 2007 bemühen sich zwei weitere Unternehmen, zum einen die KGE -Kommunale Gasspeichergesellschaft Epe GmbH & Co.KG -ein Zusammenschluss Kommunaler Energieversorger- zum anderen die niederländische Firma ENECO, um bergrechtliche Genehmigungen für die Errichtung und den Betrieb von Erdgasspeichern in Epe. Somit wird sich der Standort Epe zu einer Drehscheibe des Handelns mit Erdgas entwickeln, für die nahe Zukunft ist hier auch kein Ende abzusehen.
Seite drucken