Enhanced Geothermal Systems Geothermische Zukunft in den USA Von: Saman Khan Bei: Herrn Prof. Dr. M. Koch 26.07.2012

Enhanced Geothermal Systems 1. Einleitung 2010, 400 Millionen Dollar für Geothermieprojekte an US-Energieministerium 150 Millionen Dollar für EGS-Unternehmen Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 1. Einleitung 2012, Geothermal Energy Association (GEA)  Neuinstallation von 81MW 147 weitere Projekte in Vorbereitung 199MW bereits in Bauphase Aktuell USA mit 3.187 MW weltweit an der Spitze Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems Gliederung 1. Einleitung 2. Nutzungsarten der Geothermie 2.1. Erdwärmesonden 2.2. Hydrothermale Systeme 2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS 2.3.2. Berechnung der „temperature-at-depth“ 2.3.3. „Gedankenexperiment“ 2.3.4. Faktoren für die Optimierung des EGS 2.3.5. EGS am Beispiel Coso 3. Abschluss 4. Quellenangaben Enhanced Geothermal Systems

2. Nutzungsarten der Geothermie Abb.1 Enhanced Geothermal Systems

2. Nutzungsarten der Geothermie 2.1. Erdwärmesonden Röhren- oder Schlauchsystem in einem Bohrloch eingebettet Wärmeentzug des Gesteins 6-14°C  Niedrig-Enthalpie-Energie wird mithilfe von Wärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau gebracht Enhanced Geothermal Systems

2. Nutzungsarten der Geothermie 2.2. Hydrothermalen Systeme Klassische Methode Wärmeentzug von heißen Gewässern Anwendung seit mehreren Jahrtausenden bekannt Enhanced Geothermal Systems

2. Nutzungsarten der Geothermie 2.3. Enhanced Geothermal Systems Neue Art der Geothermie-Technologie Hohe Gesteinstemperaturen müssen vorliegen Künstliche Erzeugung der Permeabilität „hydraulische Stimulation“ Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS Abb.2 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS Injektionsbohrung, Wasser wird in das Gestein eingepresst Fließwege werden aufgebrochen  Permeabilität wird erhöht Im Gestein herrschen Spannungen  Gesteinsflächen verschoben und geschert Nach Ablassen des Druckes passen Flächen nicht mehr aneinander  Resultat: anhaltende Verbesserung der Durchlässigkeit Abb.2 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS Abb.3 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS System entsteht, mit künstlichen und natürlichen Rissen  unterirdischer geothermischer Wärmeübertrager Trägermedium wird mithilfe von Förderbohrungen an die Oberfläche gefördert Bei Distanzen von mehreren Kilometern  Prozess von mehreren Wochen Abb.2 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.1. Funktionsweise des EGS Injektionsbohrung  hydraulische Stimulation Erhöhung der Permeabilität, Aufweitung der Schwächezonen Unterirdischer geothermischer Wärmeübertrager Förderbohrungen  Oberfläche Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.2. Berechnung der „tempertur-at-depth“ Abb.4 Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems Abb.5 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.3. „Gedankenexperiment“ Fläche von 14km Länge, 14km Breite Gesteinsdicke von 1km  250°C Dichte 2550 kg/m^3 Wärmekapazität 1000J/kg°C Temperaturdifferenz 200°C Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.3. „Gedankenexperiment“ Menge an thermischer Energie Als Ergebnis: 200km² Fläche an geothermischer Energie  entspricht dem jährlichen Konsum der USA 2600-fache Potential vorhanden, um jährlichen Verbrauch zu decken Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.6 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.7 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.8 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.9 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.10 Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems Abb.11 Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.4. Faktoren für die Optimierung des EGS Nähe zu Lastzentren Gut ausgebaute Infrastruktur Temperaturgradient Hoher Temperaturgradient ermöglicht hohe Temperaturen in geringer Tiefe  geringe Bohrungskosten Strukturinformation Geophysikalische Methoden zur Ermittlung von bestimmten Störgrößen Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.4. Faktoren für die Optimierung des EGS Großes homogenes Felsvolumen Ausweitung der Information auf weitere Bohrungen  Reduzierung des Projektrisikos Verfügbarkeit und Lagerung von Wasser Sedimentgestein, vorhandene Porosität sorgt für besseren Wärmeaustausch Microseismic monitoring network wells Mikroseismische Überwachung erforderlich  Hintergrunddaten und Vermeidung von zusätzlichen Kosten Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.5. EGS am Beispiel Coso Vulkanisches Gebiet in Kalifornien, 160 km nördlich von Los Angeles Kontinuierlich 260 /270 MW geothermische Energie 20MW EGS Enhanced Geothermal Systems

2.3. Enhanced Geothermal Systems 2.3.5. EGS am Beispiel Coso Abb.12 Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 3. Abschluss Bis 2007 keine größeren Forschungsaktivitäten in den USA (EGS) 2007, Massachussets Institute of Technology  Studie, Auswirkungen des EGS für die USA Dem EGS fehle es an Macht und Demonstration  F&E Kapazität und Wachstum in den USA, enorme Beeinflussung der Stromversorgung Enhanced Geothermal Systems

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Enhanced Geothermal Systems 4. Quellenangabe http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/future_geo_energy.pdf http://www.geothermie-zentrum.de/internationales/usa.html http://geology.about.com/od/mineral_resources/ig/cosogeotherm/ http://www.geothermie-nachrichten.de/usa-diskutieren-die-zukunft-von-enhanced-geothermal-systems http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2007/05/u-s-potential-for-enhanced-geothermal-systems-48330 http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/egs.pdf http://www.geothermal.org/articles/California.pdf Enhanced Geothermal Systems

Enhanced Geothermal Systems 4. Quellenangabe Abbildungen: Abb.1: http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/egs.pdf Abb.2-3,12: http://geology.about.com/od/mineral_resources/ig/cosogeotherm/ Abb. 4-11: http://www1.eere.energy.gov/geothermal/pdfs/future_geo_energy.pdf Enhanced Geothermal Systems