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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
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