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Deep Heat Mining Fokus Europa Vortrag: Lia Weiler

Deep Heat Mining Fokus Europa Vortrag: Lia Weiler. Geothermie - Prof. Dr . rer . n at. Manfred Koch. Inhalt. Definition Hot-Dry-Rock Verfahren Funktionsprinzip DHM - Projekte in Europa Unterschied Basel – Soultz Auswirkungen und Lösungsansätze. Begriffsdefinition. Methode:

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Deep Heat Mining Fokus Europa Vortrag: Lia Weiler

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Presentation Transcript

  1. DeepHeat MiningFokus EuropaVortrag: Lia Weiler Geothermie - Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

  2. Inhalt • Definition • Hot-Dry-Rock Verfahren • Funktionsprinzip • DHM - Projekte in Europa • Unterschied Basel – Soultz • Auswirkungen und Lösungsansätze Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  3. Begriffsdefinition • Methode: • Strom- und Wärmegewinnung durch geothermische Energie aus künstlich geschaffenem, unterirdischen Reservoir • Hot-Dry-Rock Verfahren • Projekt: • Offizielle Bezeichnung des Pilotprojektes zur Energiegewinnung in Basel • Im Hot-Dry-Rock-Verfahren Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  4. Hot-Dry-Rock - Verfahren • Verwendete Technologie im Deep-Heat-Mining (DHM) • Auch Hot Fractured Rock, Überbegriff: Enhanced Geothermal Systems (EGS) • künstliche Aktivierung, keine Nutzung vulkanischer oder tektonischer Anomalien Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  5. Funktionsprinzip Quelle: Neurohr-info.de Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  6. DHM-Projekte in Europa Quelle: DEBRECEN Quelle: Geothermische Vereinigung e.V. Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  7. 1977 – 1991 Rosemanowes • Granit, Porphyres Gestein • Gradient 3-4°C, Bohrtiefe ~1000m •  Temperatur < 100°C, lediglich Tests zum Verhalten des Gesteins und der Rissbildung • Später zwei 2000 m Bohrung • Probleme mit niedriger und sinkender Temperatur sowie zu schnellem Wasserdurchlass • Erkenntnisse: Wasserverluste im Gestein, Geotechnisches Verhalten Quelle: RosemanowesQuarry Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  8. 1984 – 1990 Fjällbacka • Drei Bohrlöcher 70 m, 200 m, 500 m • Rissstimulation, Reservoirbildung in 450 m Tiefe • Einrichtung einer dauerhaften 40-tägigen Zirkulation • Erkenntnisse: Hydromechanisches Verhalten des Reservoirs, Spannungsverteilung in den Bohrlöchern Quelle: Wallroth Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  9. 1978 – 1989 Le Mayet • Forschungsprojekt • Zwei Bohrungen 780 m und 840 m • Erkenntnisse über: • Langzeit-Wasserzirkulation und hohe Durchflussraten von 20-30 l/s zum Gesteinsaufbruch • Mikroseismische Aktivitäten und deren Auswirkungen • Oberflächenveränderungen, Neigungsänderung Quelle: DEBRECEN Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  10. 1977 – 2004 Bad Urach • Gebiet mit geothermischen Anomalien • 1. Phase: Forschungsprojekt zur Erkundung der Geothermie Bohrung Urach 3, 3334m tief bei 143°C, hydraulische Tests und Frac-Versuche • 2. Phase: Vertiefung auf 3488m und 147°C, Test: Einbohrlochzirkulation zu hohe Fließwiederstände, Wiederaufnahme des Doublettensystems • Zweite Bohrung (Urach 4) aus Forschungspolitischen Gründen und zugunsten des Projektes in Soultz nicht bewilligt, sie folgt aber schließlich doch mit 2800m, 103°C • 3. Phase: Machbarkeitsstudie, Nutzbarmachung der Bohrlöcher 3 und 4 zur Energiegewinnung nicht wirtschaftlich • Erkenntnisse zu hydraulischem Verhalten, Temperaturfeld, Kluftsystem, Spannungsfeld Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  11. 1978 – 1983 Falkenberg • 7 Bohrungen in einem Dreieck von 100m Seitenlänge um eine Arbeitsbohrung in der Mitte, 300 – 500 m tief • Erkenntnisse: • Seismische Untersuchungen • Zusammenhang zwischen Rissbreite und Wasserdruck • Risse bleiben aufgrund ihrer Unebenheit auch ohne Stützmittel weit genug geöffnet Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  12. Seit 1987: SoultzsousForêts • Nutzung der Erkenntnisse aus Forschungsprojekten • erstes DHM - Kraftwerk (seit 06/2008) • im Zentrum einer der größten Wärmeanomalien Mitteleuropas • geologische Bedingungen in Soultz sind exemplarisch auch für andere Standorte im Oberrheingraben Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  13. SoultzsousForêts • 1. Phase • 165°C • Hydraulische Tests, u.a. ein mehrere Monate andauernder Zirkulationsversuch • Erkenntnis: • es können ohne Wasserverluste 25 l/s durch die 450m auseinanderliegenden Bohrlöcher gepumpt werden • Kreislauf funktioniert beinahe automatisch (250 kWebei 10MWth) • 2.Phase • Vertiefung GPK 2, 200°C • Zusätzliche Bohrung von OPS4, 1500m tief , zur Überwachung der Microseismizität • Erkenntnis: • Niedrigerer Druck zum Aufbrechen nötig, als erwartet Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  14. SoultzsousForêts • 3.Phase (Projekt Phase 1) • Injektionsbohrung, zwei Produktionsbohrungen • Von gleicher Plattform gebohrt • Überlappende stimulierte Bereiche • 4. Phase (Projekt Phase 2) • Erbau des Kraftwerks • Versuche zur Oberflächenaktivität • Zirkulationsversuche (bei 50l/s und 35 l/s) Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  15. SoultzsousForêts • Zusätzliche Injektionsbohrung • Betrieb des Kraftwerks • Tiefe 5000 m • 1,5 – 4,5 MWel • 30 MWth Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  16. 2006 – 2009 Basel • Projekt etwa 150 km von Soultz entfernt, ähnliche Bedingungen • Geplant: DHM-Kraftwerk mit geplanten 31 GWh/a Strom und 45 GWh/a Fernwärme • Injektionsbohrung und zwei Produktionsbohrungen mit je 5000 m Tiefe, bei 200°C • einige Horchbohrungen zur seismischen Überwachung • Zwei Tage nach Einpressen des Wassers: Erdbeben Stärke 3,4 (vgl. Soultz: 2,7)  Bohrstopp schon Ende 2006 • 2009 vorliegende Risikoanalyse führt zu endgültigem Abbruch des Projekts, Begründung: zu hohe Kosten, weitere Beben zu erwarten Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  17. Warum funktioniert Soultz, Basel aber nicht ? • Kleine Beben sind normal, da Gestein sich verschiebt • in Soultzhat man das Wasser mit weniger Druck (130 bar) als in Basel (300 bar) in den Untergrund gepresst • Untergrund anders beschaffen als in Basel, hier herrschen bereits höhere Spannungen im Boden • In Soultz wurde zusätzlich Salzsäure eingesetzt, um die Klüfte in 5000 Meter Tiefe zu erweitern • Art der entstehenden Wellen wirkt sich auf das Schadenausmaß bei gleicher Bebenstärke aus Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  18. Auswirkungen und Lösungsansätze • Verunsicherte Bevölkerung • Steigende Kosten durch Unterbrechung und Schäden • Ungenutzte Energieressourcen • Intensivere Bevölkerungsaufklärung, Steigerung der Akzeptanz • Andere Standorte reagieren anders, bei Sedimentgestein kommen Beben ggf. gar nicht an die Oberfläche • Beben verhindern • Jung: „[…] zwischen den Bohrungen mehrere kleinere Risssysteme erzeugen, die jedes für sich nur kleine Beben verursachen könnten, in der Summe aber die gleiche Fließleistung böten.“ • Chemikalien anstelle höheren Drucks einsetzen • Bohrungen auf Spannungsarme Gegenden beschränken (mittlerer und nördlicher Rheingraben) Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  19. Fragen Diskussionsbedarf Kritik Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  20. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

  21. Quellen • www.geothermie.de • www.geo.science.unideb.hu • http://geothermania.blogspot.de • www.soultz.net Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

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