Hydrothermale GeothermieVon Alexander Huhn

Gliederung

1. Grundlagen2. Funktionsweise3. Ökonomische Aspekte4. Beispiele

- Nicht-vulkanische Gebiete

- Tiefe Bohrungen- Deutschland

Technologien:- Petrothermale

Geothermie- Hydrothermale

Geothermie- Erdwärmesonden- Grubenwärme

etc.

Grundlagen - Einordnung

Tiefengeothermie (ab 400m)

Niederenthalpie Lagerstätten

Hochenthalpie Lagerstätten

Tiefengeothermie

- Marktdominierend- Heißes Fluid in

geringer Tiefe- Oft Vulkanregion- Indonesien,

Hawaii

Technologien:- Dry Steam- Single Flash- Double Flash

Grundlagen - Vorkommen

• Aquifer (Grundwasserleiter)▫ Gesteinskörper mit

Hohlräumen▫ Grundwasserleitung▫ Thermalwasserreervoir

Thermalwasserfelder

Heiß- und Trockendampfvorko

mmen

• 40 – 100 °C• Häufig in

Deutschland• Förderung oft

mit Pumpenunterstützung

• Stromerzeugung durch speziellen Prozess

• 100 – 250 °C• Hoher Druck• Attraktiv für

Stromerzeugung• Eher selten in

Deutschland

Grundlagen - Standort

Seismische Erkundungen- Fehlende Bohrbeobachtungen am Standort- Darum: 2D/3D-Seismik wird erstellt- Hydraulische Tests und Fördertests- Temperaturen, Drücke, Gesteinsanalyse, Fluideigenschaften,- Fündigkeitsrisiko ausschließen durch Bohrung und Proben- Qualität: Chemismus des Wassers- Quantität über die installierbare Leistung einer Anlage ist definiert mit:

Funktionsweise

Allgemeines• Wasserführende Gesterinsschicht wird angebohrt• 2000 – 4000 Meter Tiefe• Thermalwasser wird nach oben gepumpt bzw. Steigt

durch hohen Druck von alleine nach oben• Wärmetauscher entzieht dem Wasser die Energie• Thermalwasser kann sowohl für Wärmeerzeugung als

auch für Stromerzeugung dienen• Reinjektionsbohrung führt das kalte Wasser wieder in

das Erdreich

Funktionsweise Wärmeerzeugung▫ Weit verbreitet▫ Häufig Fernwärme▫ Grundlastversorgung▫ Einbindung

Niedertemperaturversorgung (Gewächshäuser, Landwirtschaft)

▫ Thermalbad oder Trinkwasser bei passendem Chemismus

Stromerzeugung▫ Dampfturbine benötigt

normalerweise Temperaturen > 200°C

▫ Thermalwasser < 100°C▫ Binäre Systeme: ORC oder

Kalinaprozess▫ Arbeitsmittel: Fluid mit

niedrigem Siedepunkt

Funktionsweise

Funktionsweise

Bohrung• Grundlage ist die seismische Exploration• Keine Beeinflussung anderer

grundwasserführender Schichten• Erfahrung aus der Erdöl- und Erdgasindustrie• Verrohrungsdurchmesser nimmt mit der Tiefe ab• Zementierung der Rohre• Zugang zur Zielformation durch Perforation• Stimulationsverfahren: Aufweitung der

Wasserwegsamkeiten durch Einpressung von Wasser oder Säuren

Funktionsweise

Doublette• Technik oft erprobt• Föderbohrung und Injektionsbohrung• 500m - 3 km Abstand zur Vermeidung

hydraulischer und thermischer Kurzschluss im Aquifer

• Saiger, oder gerichtet je nach Abstand über Tage

• Modifizerung zu einer Triplette möglich• Verzicht auf Dublette, wenn

Wasserqualität gut genug ist• Deutschland aber meist Dublette aufgrund

des höheren Mineralgehalts• Grund für Dublette: Vermeidung negativer

Umwelteinwirkungen, Druckerhaltung im Reservoir

Funktionsweise

Vorteile• stetig nutzbar • Keine saisonalen Abhängigkeiten• Grundlastfähig• Mit Fernwärme keine Öltanks

etc. nötig• Gute CO2 Bilanz• Keine potentielle Brand- oder

Explosionsgefahr in den angeschlossenen Gebäuden (wie z.B. Gas)

• Kohlendioxidarm• Unerschöpflich• Niedrige Geräuschentwicklung• Zuverlässig

Nachteile• hohe Bohrkosten/hohe

Investitionskosten• Komlpizierte Bohrung und

Seismische Forschung (Durchmesser, Bohrgeräte)

• Niedrige Bohrgeschwindigkeiten• Landabsenkungen durch

Kontraktion des Gesteins (Erdbeben)

• Fündigkeitsrisiko• Wirtschaftlichkeit nur bei hoher

Nachfrage• Nachteile der Stimulation

(seismische Ergeignisse)

Ökonomische Aspekte

Kosten• Brennstoffkosten sollen

durch Investitionskosten ersetzt werden

• Neues Fernwärmenetz bis zu 50% der Gesamtinvestitionen

• Bei vorhandenem Netz: Bohrung ist der Hauptkostenfaktor

• Spanne von 3 Mio € bei Versorgung Einzelobjekte und Erdwärmesonde

• bis 100 Mio € für 4000 Meter Dublette und Neubau Fernwärmenetz

Beispiele

•Deutschland▫ Unterhaching: 3,9 Mwel, 38 MWth, 3350

Meter Tiefe, Kalina Kraftwerk▫ Ca. 26 größere Anlagen zwischen 100

kW und 20 MW▫ Meist Wärmegewinnung und

Thermalbäder▫ Gesamt: ca. 128 MWth▫ 150 weitere Projekte in Planung

•Weltweit▫ Insgesamt 28.000 MWth und 9000 MWel▫ Hauptsächlich in Island, Philipinen,

Indonesien, Japan, Neuseeland

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

Quellen• http://www.gw-holzkirchen.de/cms/Geothermie/Geothermie

.html• Zukunft der Energieversorgung (Innovationsbeirat

Innovationsbeirat der Landesreg.)• http://www.erdwerk.com/hintergrund/was-ist-geother

mie/

• http://tu-freiberg.de/ze/geothermie/tg_grundlagen.html

• http://www.gawn.de/seminars/wasserberlin09/25.03/Tiefe_geothermische_Systeme.pdf

• http://www.geothermie.de/fileadmin/useruploads/Service/Publikationen/Hintergrundpapier_Stimulation_GtV-BV.pdf