Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Gliederung Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch 1)Einführung Geothermie in Russland Geothermale Gegebenheiten.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Gliederung Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch 1)Einführung Geothermie in Russland Geothermale Gegebenheiten."—  Präsentation transkript:

1

2 Gliederung Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch 1)Einführung Geothermie in Russland Geothermale Gegebenheiten in Kamtschatka Geothermiekraftwerke in Kamtschatka und den Kurilen Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers 2)Das geothermale Feld bei Pauzhetskaya Geochemie des Thermalwassers Erstellung eines numerischen 3D Modells Exkurs: Seismische Messverfahren Standortanalyse Datenlage 3) Das geothermale Feld bei Mutnowskij Modellberechnungen für eine konstante Förderrate Geologische Untersuchungen Exkurs: Durchlässigkeitsbeiwert nach Darcy Geothermisches Reservoir Ausbau und Datenlage

3

4 Geysire Thermalquellen

5 Kamtschatka – Das Land aus Feuer und Eis Landeshauptstadt: Petropawlowsk - Kamtschatskij Fläche : km², etwa 5 % größer als Deutschland Einwohnerzahl: etwa EW Vulkane: 160, davon 29 heute noch aktiv In Kamtschatka existiert eines der weltweit größten Potenziale für Geothermie Gleichzeitig leiden Bevölkerung und Industrie heutzutage unter Energiemangel Energierohstoffe haben einen langen Weg, bevor sie von Übersee die entlegene Region erreichen

6 Geothermische Energie aus oberflächennahen Magmakammern Abgabe der Wärmeenergie erfolgt über: Konduktiven Wärmefluss Aufsteigende geothermale Fluide Vulkanausbrüche Ausbildung von Magmakammern Ermittelte Temperatur in Kammern der Vulkane in Kamtschatka liegt im Bereich von ° C Tiefenbohrungen zur Gewinnung der Wärmeenergie in Tiefen von 3 bis 7 km besonders interessant Anmerkung: Heat Efflux – Wärmefluss [MW thermisch] Reservoir heat Energy – Gespeicherte Wärmeenergie [J]

7

8

9 Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme) Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts Die verwendeten Prozesse sind: a) der Rankine –Prozess mit organischen Arbeitsstoffen (ORC) b) der Kalina-Prozess Anwendung bei: - nicht ausreichender Temperatur oder Druck zur Stromerzeugung - hohe Menge an nicht kondensierten Gasen - Chemisch angreifendes Thermalfluid (Schwefelwasserstoff, Calciumhaltige Minerale, u.a Salze) Besonders beständig gegen harte klimatische Bedingungen: - niedrige Temperaturen, Wind, Schneelast oder Seismik

10 Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme) Das Arbeitsmittel wird durch das Thermalfluid vorgewärmt, anschließend verdampft und in einer Turbine entspannt Kondensation und erneute Erhitzung auf Verdampferdruck Thermalwasser nach Gebrauch wieder ins Erdreich über Injektionsbohrungen befördert Eingesetzten Arbeitsmittel in der Regel Kohlenwasserstoffe wie n-Pentante oder Isobutane Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts Die verwendeten Prozesse sind: a) der Rankine –Prozess mit organischen Arbeitsstoffen (ORC)

11 Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme) Das Zwei-Stoff-Gemisch aus Wasser und Ammoniak wird durch das Thermalwasser vorgewärmt Bei der Verdampfung entstehen ein ammoniakreicher Dampf und ammoniakarme Flüssigkeit Der separierte Dampf wird in einer Turbine entspannt Im Anschluss werden Flüssigkeit und entspannter Dampf gemeinsam verflüssigt und auf Verdampferdruck gebracht Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts Die verwendeten Prozesse sind: b) der Kalina-Prozess

12 Die geologische Struktur besteht aus einer mehrschichtigen tektonischen Kuppel… …aus Lava, Tuffgestein und Tiefengestein mit neutraler bis saurer Zusammensetzung aus dem Miozän bis Holozän Zeitalter. Pauzhetskaya-Kombalny-Koshelev ist eines der größten geothermalen Gebiete in Kamtschatka Intensive und vielfältige hydrothermale Aktivitäten in Form von zahlreichen Ausströmungen von Dampf-Gas-Gemischen an der Oberfläche Die geochemischen Untersuchungen die dort an mehreren Messstationen am Thermalwasser durchgeführt wurden sehen wie folgt aus: Geochemie des Thermalwassers bei Pauzhetskaya

13

14 Erstellung eines 3D numerischen Modells für den Standort Pauzhetskaya Erstellung eines 3D numerischen Modells der geothermalen Lagerstätte auf Basis eines hydrogeologischen Modells Kalibriert auf Grundlagen von TOUGH2 und iTOUGH2 aus den Datensätzen von iTOUGH2 untersucht dabei die Veränderungen des Grundwasserspiegels als Response auf barometrische Luftänderungen iTOUGH2 deckt eine Fläche von 4x5 km² ab und umfasst drei Schichten: (1) Basisschicht mit den Führungskanälen des geothermalen Fluides (2) Hydrothermales Reservoir (3) Obere Schicht, die die Grundwasserneubildung und –entnahme in festgelegten Zeitabschnitten berücksichtigt

15 Exkurs: Seismische Messverfahren Vibroseis -Verfahren zur Standortbestimmung für Tiefenbohrungen. Seismische Wellen werden dabei von drei Vibroseis Spezialfahrzeugen innerhalb von Sekunden in den Boden geschickt. Geophone, die im gesamten Messgebiet ausliegen, zeichnen die seismisch erzeugten Reflexionen auf und leiten sie zur Bearbeitung an einen Messwagen weiter. Die ausgewerteten Ergebnisse der seismischen Messungen entscheiden dann über den Standort der Tiefenbohrungen – oder den Abbruch des Projektes.

16 Seismische Messverfahren In folgender Abbildung : Geophonpunkte (blau) und Vibratorpunkte (lila) mit CMP- Überdeckung (im Zentrum bis ca. 300-fach, am äußeren Rand ca fach) dargestellt. Wärmeskala von dunkelblau (kalt) bis rot (sehr warm) gibt Aufschlüsse für potentielle Standorte für Tiefenbohrungen

17 Geothermischer Standort Pauzhetskaya Die schematische Karte zeigt sowohl den Ist-Zustand als auch eine überlagerte Modellierung des Kraftwerkstandorts Beschrieben wird das geothermische Reservoir selbst, der Betrieb des Kraftwerks genauso wie Ausblicke für neue Erschließungsmöglichkeiten.

18 Geothermischer Standort Pauzhetskaya Im oberen Graphen sind die Förderraten von Thermalwasser bei Pauzhetskaya über die Jahre 1960 bis 2006 abgetragen Die Fördermenge ist eine Akkumulation aus alten (grau) und neuen (rot) Produktionsbohrungen Der untere Graph bildet Anteil an Thermalwasser ab, der in den Boden zurück injiziert wird - Blaue Ausfärbung der Kurve, kaltes Thermalwasser bei der Reinjektion - Pinke Färbung bedeutet: Temperatur bei °C Reinjektion zur Vermeidung von Umweltschäden, - Giftiger Schwefelwasserstoff - Eisen II-haltiges Wasser Hydrothermale Dublette notwendig zur Rückführung des abgekühlten Wassers

19

20 Numerisches Modell des geothermischen Feldes am Mutnowskij Es wurden mehrere numerische Modelle für das Gebiet rund um das Kraftwerk Mutnowskij erstellt Modell EX3F zeigt Topografie und Temperaturverteilung (250 m u. NN) Ergebnis: Absenkung der Dampfabgabe von 64,4 auf 31 kg/s und Verminderung des Drucks von 44,7 auf 32 bar innerhalb der nächsten 15 Jahre Entwicklung Zeitplans für Inbetriebnahme zusätzlicher Produktionsbohrungen in diesem Zeitraums

21 Geologischer Querschnitt am geothermalen Feld Dachny Zu sehen ist ein Schnitt entlang der Produktionsbohrungen 17 u. 30 am Dachny Auftretende Zirkulationsverluste durch die gefüllten schwarzen Kreise dargestellt Gestrichelte rote Linie markiert die Hauptproduktion bzw. Entnahmestellen des geothermalen Fluides

22 Exkurs: Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes nach Darcy Mit : k f = Durchlässigkeitsbeiwert [m/s] Q = Fließrate [m³/s] l = durchströmte Länge des porösen Körpers [m] ρ = Dichte des Fluids, bei Wasser 1000 kg/m³ g = Erdschwerebeschleunigung = 9,81 m/s² A = durchströmte Querschnittsfläche des porösen Körpers [m²] Δp = Druckdifferenz,die sich nach dem Strömen einstellt [N/m²]

23 Geothermisches Reservoir bei Mutnowskij

24 Ausbau der geothermalen Lagerstätte Mutnowskij Russisch – Deutsche Kooperationsarbeit

25 Fragen?

26 Quellen GtV Bundesverband Geothermie Studie zu den Möglichkeiten der Stromerzeugung aus hydrothermaler Geothermie in Mecklenburg- Vorpommern, 2003 Geothermische Produktion aus Enhanced aus Enhanced Geothermal Systems (EGS) – Stand der Technik, Geothermal Explorers Ltd, Практика реализации инвестиционных проектов в области геотермальной энергетики. Проблемы, перспективы – Понкратьев Павел Александрович, Начальник Департамента возобновляемых источников энергии Геотермальная энергетика России. Состояние и перспективы - Никольский А.И., Технический директор ЗАО «Геотерм-ЭМ» ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ В РОССИИ - Г.В. Томаров, А.И.Никольский, В.Н. Семенов, А.А. Шипков, ЗАО «Геоинком»

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


Herunterladen ppt "Gliederung Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch 1)Einführung Geothermie in Russland Geothermale Gegebenheiten."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen