Risiken bei der Erschließung von geothermischen Anlagen

1. Risiken bei der Erschließung von geothermischen Anlagen Björn Schütte Geothermie SS2011

2. Übersicht Risiken Geologische Umweltrisiken Wirtschaftliche Risiken Risiken Björn Schütte

3. Geologische Risiken • Lagerstättentemperatur • Thermalwasserförderrate • Physikalische Eigenschaften des Gesteins • Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen • Verkarstungen • Erdbeben • Bohrlochstabilität Björn Schütte

4. Geologische Risiken • Lagerstättentemperatur • Durch Bohrungen erkundet • (meist durch Industriebohrungen) • In 2000m Tiefe Norddeutsches • Becken, Oberrheingraben und • Molassebecken gut erkundet • >80°C Heizen • >120°C Verstromung • Leibniz Institut für angewandte • Geophysik, Hannover Björn Schütte

5. Geologische Risiken • Lagerstättentemperatur • Risiko besteht in größeren Tiefen • in 3000m Tiefe Oberrheingraben • nur noch mäßig erkundet Björn Schütte

6. Geologische Risiken • Thermalwasserförderrate (Hydrothermale Geothermie) • Schichten mit großer Durchlässigkeit • Schichten müssen Wasser führen (Aquifere) • Oberrheingraben • Oberer Muschelkalk • Mittlerer Buntsandstein • Norddeutsches Becken • Unterkreide Sandsteine • Dogger Sandsteine • Molassebecken • Malm Björn Schütte

7. Geologische Risiken Thermalwasserförderrate (Hydrothermale Geothermie) Björn Schütte

8. Geologische Risiken Physikalische Eigenschaften des Gesteins Wärmeleitfähigkeit gibt an wie schnell die entzogene Wärme nachgeführt werden kann Bei geringerer Wärmeleitfähigkeit als erwartet, muss die Förderrate reduziert werden Björn Schütte

9. Geologische Risiken • Physikalische Eigenschaften des Gesteins • Wärmestrom ist oft zu klein um die entzogene Wärme auszugleichen. • Es wird gespeicherte Wärme genutzt. Spezifische Wärmekapazität • Geothermische Anlagen sind also nur für einen gewissen Zeitraum nutzbar. (meist mehrere Jahrzehnte) Björn Schütte

10. Geologische Risiken • Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen • Erdöl  Umweltgefährdung • Erdgas  Explosionsgefahr • Golf von Mexiko Björn Schütte

11. Geologische Risiken • Verkarstungen • Trinkwasserschutz problematisch • Probleme beim Hinterfüllen der Verrohrung • Zementationsverluste • Thermalwasser kann jedoch besser • Nachgeführt werden Björn Schütte

12. Geologische Risiken • Erdbeben • Petrothermale Anlagen •  Aufbrechen des Gesteins (HDR) •  Erzeugung von künstlichen Rissen •  Schlagartige Vergrößerung •  Erschütterung unvermeidbar • Beispiel: Depp Heat Mining Basel (2006) • - 3,4 Richterskala • ca. 2,5 Mio Euro Schaden Björn Schütte

13. Geologische Risiken • Erdbeben • Hydrothermale Anlagen • Reinjizierung des abgekühlten Wassers • Erhöhung des Porenfluiddruckes • Herabsetzung der Scherfestigkeit • Bei hohen tektonischen Spannungen folgt der Bruch • Beispiel: Geothermiekraftwerk Landau (2009) • - 2,5 Richterskala • - Entstandener Schaden noch nicht abschließend geklärt Björn Schütte

14. Geologische Risiken • Bohrlochstabilität (Tiefbohrungen) • - Tritt bei Tonen auf (geringe Durchlässigkeit k<10-8m/s) • Dynamische Schwankungen des Porenfluiddruckes während des Bohrens  Entfestigung • Spannungsänderung durch Abschalten der Pumpen • Spannungskonzentrationen am Bohrlochrand • Porenfluiddruckabsenkung  Bohrlochrandausbrüche • Porenfluiddruckerhöhung  Bohrlochverengung • Beispiel: Offenbach  Projekt gestoppt Björn Schütte

15. Geologische Risiken Bohrlochstabilität (Tiefbohrungen) - Bohrlochrandausbrüche Sprödes Gestein z.B. Tonschiefer Rissbildung - Bohrlochverengung Duktiles Gestein z.B. Ton Quellen durch Zustandsänderung Björn Schütte

16. Umweltrisiken • - Trinkwassergefährdung • Freisetzung von gespanntem Grundwasser • Freisetzung von Gasen Björn Schütte

17. Umweltrisiken • Trinkwassergefährdung • Obere Grundwasserstöcke oftmals • schon sehr stark verschmutzt • Durch Bohrungen können • verschieden Grundwasserstöcke • miteinander verbunden werden • Bohrungen in WSG in der Regel • unzulässig. Es gibt jedoch Ausnahmen Björn Schütte

18. Umweltrisiken Trinkwassergefährdung Gefahr durch Wärmeträgermedium wie z.B. Glykol (WGK 1) oder Wasser-Ammoniak-Gemische (WGK 2) Bohrungen in den Schutzzonen I und II generell unzulässig In der Schutzzone III zulässig, bei Ausschluss einer Gefährdung Björn Schütte

19. Umweltrisiken • Freisetzung von gespanntem Grundwasser • hydraulisches Potential liegt höher als die Grundwasseroberfläche • undurchlässige Schichten erforderlich Björn Schütte

20. Umweltrisiken Freisetzung von gespanntem Grundwasser Bohrtiefe 130m Durchfluss: Bis zu 6m³/min Hessisches Finanzministerium (2009) Björn Schütte

21. Umweltrisiken Freisetzung von Gasen Freisetzung von Schwefelwasserstoff  Geruch nach „faulen Eiern“  Reizt die Augen und die Atemwege Beispiel: Island, nah Reykjavik Zulässige Werte der WHO mehrmals überschritten Björn Schütte

22. Wirtschaftliche Risiken • Versicherungskonzept • S der geologischen und der Umweltrisiken ist proportional zum wirtschaftlichen Risiko • Versicherer Marsh bietet Versicherung für das gesamte Projekt an. • - Bohrschäden • - Fündigkeit • - Errichtung • Jedoch nur von der Bohrung bis zum Betrieb Björn Schütte

23. Wirtschaftliche Risiken • Versicherungskonzept • Eine in der gesamten Lebensdauer gleichbleibende Thermalwasserförderrate und Lagerstättentemperatur ist zur Zeit nicht versicherbar • Es verbleibt ein Restrisiko • Zudem ist es wirtschaftlich evtl. sinnvoller nur einzelne Risiken zu versichern Björn Schütte

24. Fragen? Björn Schütte

25. Quellen • http://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/einstieg-in-die-geothermie/risiken.html • http://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie • http://www.erdwaerme-zeitung.de/meldungen/zdf-sendung---chancen-und-risiken-der-geothermie-11245789541.php • www.life-needs-power.de/2003/pdfs/030407_10.00.pdf • - Martin Witthaus , Christof Lempp: Versuche zu Porendruckschwankungen durch bohrtechnische • Einflüsse und zeitabhängige Veränderungen in tonsteinführenden Formationen, Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg • Th. Röckel, Chr. Lempp: Der Spannungszustand im Norddeutschen Becken, • www.doobybrain.com/.../05/Horizon-Fire-2.jpg • www.bine.info/typo3temp/pics/c375b95c8e.jpg Björn Schütte

26. Quellen • http://www.klimaretter.info/wirtschaft/hintergrund/8876-island-erdwaerme-stinkt-zum-himmel • http://www.ee-news.ch/de/erneuerbare/article/19813/geothermie-basel-erschuetterungen-mit-breitenwirkung • http://de.wikipedia.org/wiki/Stromgestehungskosten • http://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/einstieg-in-die-geothermie/risiken.html • http://www.stua-he.nrw.de/projekte/aktuell/imgs/schutzzonen.jpg Björn Schütte