Deep Heat Mining Fokus Europa Vortrag: Lia Weiler Geothermie - Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Inhalt Definition Hot-Dry-Rock Verfahren Funktionsprinzip DHM - Projekte in Europa Unterschied Basel – Soultz Auswirkungen und Lösungsansätze Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Begriffsdefinition Methode: Strom- und Wärmegewinnung durch geothermische Energie aus künstlich geschaffenem, unterirdischen Reservoir Hot-Dry-Rock Verfahren Projekt: Offizielle Bezeichnung des Pilotprojektes zur Energiegewinnung in Basel Im Hot-Dry-Rock-Verfahren Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Hot-Dry-Rock - Verfahren Verwendete Technologie im Deep-Heat-Mining (DHM) Auch Hot Fractured Rock, Überbegriff: Enhanced Geothermal Systems (EGS) künstliche Aktivierung, keine Nutzung vulkanischer oder tektonischer Anomalien Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Funktionsprinzip Quelle: Neurohr-info.de Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

DHM-Projekte in Europa Quelle: DEBRECEN Quelle: Geothermische Vereinigung e.V. Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 1977 – 1991 Rosemanowes Granit, Porphyres Gestein Gradient 3-4°C, Bohrtiefe ~1000m  Temperatur < 100°C, lediglich Tests zum Verhalten des Gesteins und der Rissbildung Später zwei 2000 m Bohrung Probleme mit niedriger und sinkender Temperatur sowie zu schnellem Wasserdurchlass Erkenntnisse: Wasserverluste im Gestein, Geotechnisches Verhalten Quelle: Rosemanowes Quarry Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 1984 – 1990 Fjällbacka Drei Bohrlöcher 70 m, 200 m, 500 m Rissstimulation, Reservoirbildung in 450 m Tiefe Einrichtung einer dauerhaften 40-tägigen Zirkulation Erkenntnisse: Hydromechanisches Verhalten des Reservoirs, Spannungsverteilung in den Bohrlöchern Fjällbacka: At the same time, the big research issue there was the set of questions regarding the reservoir development. The project started with drilling three wells - drilled to depths of 70, 200 and 500 meters. Then the next step followed: creating the reservoir 450 meters deep. In 1998, the 4th well had been drilled and in 1989 the permanent 40-day circulations was established. All that on tectonic shield composed of granite. The lessons learned in Fjällbacka refer mainly to hydro-mechanical behavior of the Hot dry rock reservoir. A series of experiments provided also the valuable knowledge about the state of stress in wells as well as in reservoir. The project finished in 1990 Quelle: Wallroth Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 1978 – 1989 Le Mayet Forschungsprojekt Zwei Bohrungen 780 m und 840 m Erkenntnisse über: Langzeit-Wasserzirkulation und hohe Durchflussraten von 20-30 l/s zum Gesteinsaufbruch Mikroseismische Aktivitäten und deren Auswirkungen Oberflächenveränderungen, Neigungsänderung Quelle: DEBRECEN Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 1977 – 2004 Bad Urach Gebiet mit geothermischen Anomalien 1. Phase: Forschungsprojekt zur Erkundung der Geothermie Bohrung Urach 3, 3334m tief bei 143°C, hydraulische Tests und Frac-Versuche 2. Phase: Vertiefung auf 3488m und 147°C, Test: Einbohrlochzirkulation  zu hohe Fließwiederstände, Wiederaufnahme des Doublettensystems Zweite Bohrung (Urach 4) aus Forschungspolitischen Gründen und zugunsten des Projektes in Soultz nicht bewilligt, sie folgt aber schließlich doch mit 2800m, 103°C 3. Phase: Machbarkeitsstudie, Nutzbarmachung der Bohrlöcher 3 und 4 zur Energiegewinnung nicht wirtschaftlich Erkenntnisse zu hydraulischem Verhalten, Temperaturfeld, Kluftsystem, Spannungsfeld Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 1978 – 1983 Falkenberg 7 Bohrungen in einem Dreieck von 100m Seitenlänge um eine Arbeitsbohrung in der Mitte, 300 – 500 m tief Erkenntnisse: Seismische Untersuchungen Zusammenhang zwischen Rissbreite und Wasserdruck Risse bleiben aufgrund ihrer Unebenheit auch ohne Stützmittel weit genug geöffnet Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Seit 1987: Soultz sous Forêts Nutzung der Erkenntnisse aus Forschungsprojekten erstes DHM - Kraftwerk (seit 06/2008) im Zentrum einer der größten Wärmeanomalien Mitteleuropas geologische Bedingungen in Soultz sind exemplarisch auch für andere Standorte im Oberrheingraben Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Soultz sous Forêts 1. Phase 165°C Hydraulische Tests, u.a. ein mehrere Monate andauernder Zirkulationsversuch Erkenntnis: es können ohne Wasserverluste 25 l/s durch die 450m auseinanderliegenden Bohrlöcher gepumpt werden Kreislauf funktioniert beinahe automatisch (250 kWe bei 10MWth) 2.Phase Vertiefung GPK 2, 200°C Zusätzliche Bohrung von OPS4, 1500m tief , zur Überwachung der Microseismizität Niedrigerer Druck zum Aufbrechen nötig, als erwartet Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Soultz sous Forêts 3.Phase (Projekt Phase 1) Injektionsbohrung, zwei Produktionsbohrungen Von gleicher Plattform gebohrt Überlappende stimulierte Bereiche 4. Phase (Projekt Phase 2) Erbau des Kraftwerks Versuche zur Oberflächenaktivität Zirkulationsversuche (bei 50l/s und 35 l/s) kurzzeitzirkulation: 50l/s Langzeitzirkulation: 35 l/s Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Soultz sous Forêts Zusätzliche Injektionsbohrung Betrieb des Kraftwerks Tiefe 5000 m 1,5 – 4,5 MWel 30 MWth Quelle: EEIG Heat-Mining Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 2006 – 2009 Basel Projekt etwa 150 km von Soultz entfernt, ähnliche Bedingungen Geplant: DHM-Kraftwerk mit geplanten 31 GWh/a Strom und 45 GWh/a Fernwärme Injektionsbohrung und zwei Produktionsbohrungen mit je 5000 m Tiefe, bei 200°C einige Horchbohrungen zur seismischen Überwachung Zwei Tage nach Einpressen des Wassers: Erdbeben Stärke 3,4 (vgl. Soultz: 2,7)  Bohrstopp schon Ende 2006 2009 vorliegende Risikoanalyse führt zu endgültigem Abbruch des Projekts, Begründung: zu hohe Kosten, weitere Beben zu erwarten Häuserschäden, verunsicherte Bevölkerung Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Warum funktioniert Soultz, Basel aber nicht ? Kleine Beben sind normal, da Gestein sich verschiebt in Soultz hat man das Wasser mit weniger Druck (130 bar) als in Basel (300 bar) in den Untergrund gepresst Untergrund anders beschaffen als in Basel, hier herrschen bereits höhere Spannungen im Boden In Soultz wurde zusätzlich Salzsäure eingesetzt, um die Klüfte in 5000 Meter Tiefe zu erweitern Art der entstehenden Wellen wirkt sich auf das Schadenausmaß bei gleicher Bebenstärke aus In Urach Drücke von über 600bar! Aber entspannterer Untergrund und kein Granit (sondern elastischeres Gestein) Lovewellen Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Auswirkungen und Lösungsansätze Verunsicherte Bevölkerung Steigende Kosten durch Unterbrechung und Schäden Ungenutzte Energieressourcen Intensivere Bevölkerungsaufklärung, Steigerung der Akzeptanz Andere Standorte reagieren anders, bei Sedimentgestein kommen Beben ggf. gar nicht an die Oberfläche Beben verhindern Jung: „[…] zwischen den Bohrungen mehrere kleinere Risssysteme erzeugen, die jedes für sich nur kleine Beben verursachen könnten, in der Summe aber die gleiche Fließleistung böten.“ Chemikalien anstelle höheren Drucks einsetzen Bohrungen auf Spannungsarme Gegenden beschränken (mittlerer und nördlicher Rheingraben) Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Lia Weiler - Geothermie - SS 2012

Lia Weiler - Geothermie - SS 2012 Quellen www.geothermie.de www.geo.science.unideb.hu http://geothermania.blogspot.de www.soultz.net Lia Weiler - Geothermie - SS 2012