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

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Präsentation zum Thema: "Risiken bei der Erschließung von geothermischen Anlagen Björn Schütte Geothermie SS2011."—  Präsentation transkript:

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

2 Björn Schütte Risiken Geologische Umweltrisiken Wirtschaftliche Risiken Risiken Übersicht

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

4 Björn Schütte 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

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

6 Björn Schütte 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

7 Björn Schütte Geologische Risiken Thermalwasserförderrate (Hydrothermale Geothermie)

8 Björn Schütte 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 GesteinWärmeleitfähigkeit l [W/(m·K)] Kalkstein2-2,5 Sandstein1,8-5 Dolomite2,2-5,3 Quarzite3,5-7

9 Björn Schütte 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) GesteinSpezifische Wärmekapazität [J/(kg·K)] Kalkstein740 Sandstein710 Dolomite950 Quarzite840

10 Björn Schütte Geologische Risiken Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen - Erdöl Umweltgefährdung - Erdgas Explosionsgefahr Golf von Mexiko

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

12 Björn Schütte 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

13 Björn Schütte 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

14 Björn Schütte Geologische Risiken Bohrlochstabilität (Tiefbohrungen) - Tritt bei Tonen auf (geringe Durchlässigkeit k<10 -8 m/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

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

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

17 Björn Schütte 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

18 Björn Schütte 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

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

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

21 Björn Schütte 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

22 Björn Schütte 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

23 Björn Schütte 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

24 Björn Schütte Fragen?

25 Björn Schütte Quellen php php - - 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.bine.info/typo3temp/pics/c375b95c8e.jpgwww.bine.info/typo3temp/pics/c375b95c8e.jpg

26 Björn Schütte Quellen -http://www.klimaretter.info/wirtschaft/hintergrund/8876-island-erdwaerme-stinkt-zum-himmelhttp://www.klimaretter.info/wirtschaft/hintergrund/8876-island-erdwaerme-stinkt-zum-himmel -http://www.ee-news.ch/de/erneuerbare/article/19813/geothermie-basel-erschuetterungen-mit- breitenwirkunghttp://www.ee-news.ch/de/erneuerbare/article/19813/geothermie-basel-erschuetterungen-mit- breitenwirkung -http://de.wikipedia.org/wiki/Stromgestehungskostenhttp://de.wikipedia.org/wiki/Stromgestehungskosten -http://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/einstieg-in-die-geothermie/risiken.htmlhttp://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/einstieg-in-die-geothermie/risiken.html -


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