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Vortrag von: Alexandros Kavakos, Sherzod Turdaliev 22/1/2014 1 Geothermie.

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Präsentation zum Thema: "Vortrag von: Alexandros Kavakos, Sherzod Turdaliev 22/1/2014 1 Geothermie."—  Präsentation transkript:

1 Vortrag von: Alexandros Kavakos, Sherzod Turdaliev 22/1/ Geothermie

2 Einleitung Fazit Fragen Quellenverzeichnis Grundlagen HDR Anwendung 22/1/ Geothermie

3 Einleitung 22/1/ Geothermie Übersicht Erdwärmenutzung Quelle:

4 Einleitung 22/1/ Geothermie Tiefe Geothermie - Wärmeanomalien, die mit vulkanischer Tätigkeit einhergehen. - Mehrere hundert Grad heiße Fluide (Wasser / Dampf) in geringer Tiefe anzutreffen. Hochenthalpie Lagerstätten Niederenthalpie Lagerstätten Hydrothermale Systeme, Wasser wird gefördert, abgekühlt und reinjiziert, im Untergrund vorhandene Thermalwässer zirkulieren zwischen zwei Brunnen über vorhandene natürliche Grundwasserleiter (Aquifere). Petrothermale Systeme, oft auch HDR-Systeme (Hot-Dry-Rock) genannt: mit hydraulischen Stimulationsmaßnahmen werden im trockenen Untergrund Risse und Klüfte erzeugt, durch künstlich eingebrachtes Wasser oder CO 2 Tiefe Erdwärmesonden: das Wärmeträgermedium zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb einer Bohrung in einem U-Rohr oder einer Koaxialsonde (dadurch wird wenig Energie extrahiert)..

5 Grundlagen HDR 5 22/1/2014 Geothermie Der Übergang zur petrothermalen Systemen -Erdwärme ließ sich nur gut an Orten nutzen, die über entsprechend große Heißwasser- bzw Wasserdampfvorkommen verfügten. -Bohrungen sind teuer und unterirdische Wasservorkommen können auch versiegen. Ortsabhängigkeit Neue Technologie: Hot Dry Rock Technik -Zukünftig weiträumige Nutzung der Erdwärme (auch in Gebieten ohne natürliches Tiefenwasser) entweder zu Heizzwecken oder zur Stromerzeugung. Quelle:

6 Grundlagen HDR 6 22/1/2014 Geothermie Hot Dry Rock Systemen - Nutzt die im kristallinen Gestein enthaltene Wärme in einer Tiefe zwischen und Metern. -Verschiedene Bezeichnungen Hot-Wet-Rock (HWR), Hot-Fractured-Rock (HFR) oder Enhanced Geothermal System (EGS). Vorteilhaft denn: -Energiequelle immer verfügbar -Witterungsunabhängig -Emissionsfrei -Unerschöpflich Aber: hohe Investitionskosten und Korrosionsproblematik des mineralreichen Tiefenwassers. Quelle:

7 Grundlagen HDR 7 22/1/2014 Geothermie Funktionsprinzip: HDR Verfahren -Bohrlöcher in 4000 bis 5000 m in ca. 500m Entfernung -Wasser mit hohem Druck in das Gestein gepresst (hydraulische Stimulation) -Fließwege werden aufgebrochen oder vorhandene erweitert (Erhöhung der Durchlässigkeit). -großflächiges Netzsystem -Wärme wird aufgenommen und Wasser kommt zur Erdoberfläche (Förderbohrung) -In einem Wärmetauscher wird die Energie des heißen Wassers auf eine Kühlflüssigkeit übertragen und direkt zur Wärmeerzeugung genutzt -Heißer Wasserdampf kann parallel auch Turbinen antreiben -Kondensiertes/ abgekühltes Wasser wird wieder in den Untergrund zurückgepumpt Quelle:

8 Grundlagen HDR 8 22/1/2014 Geothermie Funktionsprinzip: HDR Verfahren Quelle:

9 Grundlagen HDR 9 22/1/2014 Geothermie Geologische Voraussetzungen für den großtechnischen Einsatz Großtechnischer Einsatz möglich, wenn bestimmte Charakteristika im tiefen Untergrund erfüllt: Genügend große Fläche für Erzeugung von nutzbaren Wärmetauscherflächen durch Stimulation Wirtschaftlich interessantes Temperaturniveau am Standort Ausreichende Verbreitung (vertikal u. horizontal) der Gesteinsschicht um langfristige Nutzung zu gewährleisten Grundsätzliche Eignung des Tiefenbereichs für den technologischen Prozess (Löslichkeit von Salzen, Schwermetallen u. Eisen- Manganverbindungen)

10 22/1/ Europäisches Projekt HDR Soultz-sous-Forêts in Frankreich ( ) Anwendung Geothermie Quelle:

11 22/1/ Anwendung Geothermie Geophysische Daten an der Grenze von Rhein Graben Ort mit vielen abgenutzten Ölbohrungen Temperaturanomalie in der Erdtiefe Granitgesteine in Tiefe 5000 m Quelle:

12 22/1/ Petrothermales Stromwerk Prinzip: Hot-Dry Rock Verfahren 1 Injektions- + 2 Förderbohrungen Geplante inst. Leistung: 6 MWel Thermische Leistung: 10 MW Anwendung Geothermie Das Konzept Quelle:

13 22/1/ Anwendung Geothermie – Projektanfang: Einschätzung der Realisierungsmöglichkeit, Potenzialuntersuchung, erste Bohrungen, Stimulation, Experimentelle Wasserzirkulation Vertiefung der Förderbohrung, Stimulation Phase 1: Bohrung der Injektions- und Förderquellen, ihre Stimulation und Reservoirsbildung Phase 2: Aufbau der Stromwerks, wissenschaftlicher Testbetrieb Aktueller Betrieb Ab perspektive Erweiterung des Werks je nach Ergebnisse von weiteren Untersuchungen und Werkbetriebs bis 25 MW (el) Projektphasen

14 1. Untersuchungsbohrung Injektionsbohrung - GPK 1 Förderbohrung - GPK 2 Bohrungstiefe m Bohrungsabstand- 450 m Gesteintemperatur- 165 ºC 2. Stimulation und Reservoirsbildung Ergebnisse dieser Phase Wasserzufuhr und Entnahme- 25 l/s Wassertemperatur ºC Energieausbeute- 10 MW (therm) Vorteil:Kein Wasserverlust Nachteil:höhe Salzgehalt im Wasser (100 g/l) 22/1/ Anwendung Geothermie Quelle: Periode 1987 – 1997

15 22/1/ Vertiefung der Förderbohrung GPK2 (künftige Injektionsbohrung) Tiefe m Gesteintemperatur- 200 ºC Reservoirvolumen m 3 Wasserentnahme- 40 l/s Druck MPa Vorteil: höhere Volumenstrom und Temperatur Nachteil: Höhere Druck für die Stimulation erforderlich Anwendung Geothermie Periode 1998 – 2001 Quelle:

16 Weitere Bohrungsarbeiten: Bohrung der GPK 3 (Injektion) und GPK 4 (Förderung) Tiefe m Abstand- 600 m Stimulation von beiden Bohrungen, Reservoirsbildung 22/1/ Anwendung Geothermie Phase 1 (2001 – 2004) Quelle:

17 22/1/ Anwendung Geothermie Quelle: Inbetriebnahme des wissenschaftlichen Pilotanlage- Stromwerks mit 1.5 MW(el.) Leistung Thermale Leistung 10 MW Testbetrieb Phase 2 (2005 – 2008)

18 Heutzutage: Elektrische Leistung 1.5 MW Thermische Leistung 11 MW Wassertemperatur200 ºC Wasserentnahme40 l/s 22/1/ Perspektive Erweiterung: Elektrische Leistung 6 MW Thermische Leistung 25 MW Anwendung Geothermie Aktuell Quelle:

19 Die große Geothermieprojekte sind realisierbar Wirtschaftlichkeit ab bestimmten Leistungen gewährleistet Umweltfreundlich Fast keine Wasserverluste Langzeitige und sichere Energieversorgung Stimulierung der weiteren Forschungsarbeiten Bei weiteren Entwicklung der Bohrungstechnik die tiefere Bohrungen, bzw. Entnahmetemperaturen und Leistungen möglich 22/1/ Projektergebnisse Fazit Geothermie

20 Wirtschaftliche und technische Anforderungen: Erdwärmewerke von 25 bis100 MWh/a Stromproduktion sind wirtschaftlich sinnvoll Bohrtiefe ab 5000 m Wassertemperatur ab 200 ºC Ausreichende Größe des Klüftsystems zwischen Bohrungen Wasserförderung von 50 bis 100 l/s Wärmetauschfläche von 3 bis 10 km² 22/1/ Problemen und Risiken: Nicht genug erforschte Ergebnisse von tiefer Bohrung Mögliche geologische Änderungen im Erdstruktur Risiko ein Erdbeben hervorzurufen Teuere Bohrungsarbeiten (1 km = 1 Mln., 70 % der Kosten) Höhe Kosten von Bohrungsanlagen, ihre schnelle Abnutzung Paradoxon: Um evtl. negative Auswirkungen von tiefen Bohrungen zu verstehen sind weitere Bohrungen und ihr Betrieb erforderlich!!! Fazit Geothermie

21 Kaltschmitt M.,Wiese A.,Streicher W.: Erneuerbare Energien Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit und Umweltaspekte, London: Springer, 2006 Crastan V.: Elektrische Energieversorgung 2, München: Springer, 2003 Ruhr-University Bochum, Chair of Energy Systems and Economics, Auszug aus dem Bericht Utilisation of deep geothermal energy for heating purposes bei Kattenstein T.,2005 Auszug aus dem Bericht The European Hot Dry Rock Project at Soultz bei Baumgärtner J. Taugs R.: Tiefengeothermisches Potenzial in DE, Geologisches Landesamt Hamburg, Hamburg: TUHH, 2007 Deutsche Energie-Agentur, The Free Encyclopedia Wikipedia, HDR Soultz Project, GtV Bundesverband Geothermie, Quellenverzeichnis 21 22/1/2014 Geothermie

22 Fragen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Wir stehen Ihnen gerne für Fragen zur Verfügung!


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