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Kann Geothermie die negativen Effekte der
Stromerzeugung kompensieren?
Vortrag von:Jasmin Amm (re²)
&Garnet Hunke (re²)
27.07.2010 Jasmin Amm & Garnet Hunke 2
Inhaltsverzeichnis
Einleitung Betrachtung von
Erdgas Erdöl Kernenergie Kohle
Fazit
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EinleitungCO2-Emissionen (2007)
Energiewirtschaft: 46%private Haushalte: 15%Verkehr: 18%Industrie und verarbei-tendes Gewerbe: 21%
Klimaschutzziel 2020: -40%Treibhausgasemissionen(Basisjahr 1990)
Endenergieverbrauch Deutschland 2009Quelle: http://www.erneuerbare-energien.de
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung Betrachtung von
Erdgas Erdöl Kernenergie Kohle
Fazit
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Erschöpfte Erdgaslagerstätten
Dienen zur CO2-Speicherung: aufgebaut aus Barriere- und Speichersteins Barrierestein (Tonstein) kann
erwiesenermaßen über Jahrmillionen Gase zurückhalten
Speicherstein (Sandstein) besitzt einen Porenraum zur Speicherung von CO2 davor mit Erdgas
Druck in 800 m Tiefe hoch genug, um die hohe Dichte des kompri-mierten CO2 zu erhalten
Förderung des ResterdgasesQuelle: www.bgr.bund.de
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DeutschlandCO2-
Speicherungspotenzial (in Milliarden Tonnen): Salinare Aquifere: 6-13 Erdgasfelder: 2,75 Erdöllagerstätten: 0,13 (zu geringfügig in D) Große industrielle Stand-
orte 0,375 pro Jahr
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CCS Technologie CCS - Carbon Dioxide Capture and
Storage Abscheidungsverfahren
Post-combustion Pre-combustion Oxyfuel-Verfahren
Transport von CO2
Pipeline Tanklastwagen Tankschiffe
Speicherung von CO2
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CCS Technologie Pilotanlage Schwarze Pumpe
(09.2008) Erprobung des Zusammenspiels der
einzelnen Prozess-Komponenten therm. Leistung: 30 MW Braunkohle Oxyfuel-Verfahren
Demonstrationsanlage in Jänschwalde (2015)
therm. Leistung: 650 MW, el. Leistung: 250 MW
Braunkohle Oxyfuel-Verfahren (auch
Postcombustion-Technologie)
Großtechnische Anlage ab 2020
Schwarze Pumpe & JänschwaldeQuelle: www.vattenfall.de
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung Betrachtung von
Erdgas Erdöl Kernenergie Kohle
Fazit
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Erschöpfte Erdöllagerstätten
Freizeitbad „La Ola“ in Landau
Quelle: www.energie-suedwest.deQuelle: www.heimat-pfalz.de
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Freizeitbad „La Ola“ in Landau
stillgelegte Förderstelle „La44“ das Schwimmbad wird mit erwärmtem
Wasser versorgt und beheizt ehemalige Erdöllagerstätte 1.100 m Tiefe stündlich zirkulieren 22.000 Liter Wasser
im geschlossenen Kreislauf Erwärmtes heißes Wasser gelangt über
den alten Steigrohrstrang zu Tage eine Wärmepumpe und vier
Wärmetauscher Fernwärmeleitungen von 500 m
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Positive Effekte durch Geothermie Lage im Oberrheingraben Temperaturanstieg 4,7 °C pro 100
Meter Tiefe über 1 Mio. kWh pro Jahr 20% Abdeckung des Bedarfs des
Freizeitbades bzw. 50 Häuser CO2-Einsparung von 210 t pro Jahr
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Erdölförderung Landau Erdölförderleistung etwa 24.000 t pro Jahr
größte Erdöllagerstätte Süddeutschlands 0,7% der gesamten Jahresproduktion in
Deutschland (3,5 Mio. t pro Jahr) Nutzung des Lagerstättenwassers als
geothermische Wärmeenergie über 13 Mio. kWh pro Jahr bzw. 350
Häuser
CO2-Einsparung von 4.500 t pro Jahr
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung Betrachtung von
Erdgas Erdöl Kernenergie Kohle
Fazit
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Hochaktive radioaktive Abfälle
Oberflächenstrahlungsrate größer als 20 mSv/h
Aktivität größer als 3,7*10^11kBq/m³
DWR mit 1375 MW: ca. 0,005 kg/GWh
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Temperaturentwicklungh
hohe T über
see Chandrasekharam, D. and Varun Chandrasekhar, Can Geological Radioactive Waste Disposal Sites Be
Used as EGS Sites?, Proceedings World Geothermal Congress 2010,
Bali, Indonesia, 25-29 April 2010
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Prinzipieller Aufbau
see Chandrasekharam, D. and Varun Chandrasekhar, Can Geological Radioactive Waste Disposal Sites Be Used as EGS Sites?,
Proceedings World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia, 25-29 April 2010
1 high level canister
2 heat exchanger3 watercirculating tube
4 repository wall5 binary powerplant
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung Betrachtung von
Erdgas Erdöl Kernenergie Kohle
Fazit
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Überblickbereits 1970 untersucht
Springhill, Canada: 18°C Lumphinnans, UK: 14,5°C Park Hills, USA: 14°C Shettleston, UK: 12°C Herleen, NL: 15°C / 30°C
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Vorteile alter Kohleminen Große Wassermengen Geologischen Gegebenheiten
sind bekannt Schächte und Tunnel sind
bereits vorhanden geringere Kosten
Gute Durchlässigkeit hoher Wärmeaustausch
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Randdaten des 2D- Modells: Entfernung Injektions- und
Produktionsbohrung: 1500 m Injektionsbohrung: 350 m, 2-4°C Produktionsbohrung: 660 m, 23°C Oberflächentemperatur: 19°C 2 production flow rates:
10 l/s 800 kWt 20 l/s 1.600 kWt
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Simulierter Temperaturverlauf
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Kritische Fragen Bedarf und Bereitstellung? Nähe zu Endverbrauchern? Mögliche T - und V- ströme? Probleme mit Wasser?
Korrosion und Scaling? Entsorgung? Schwermetalle? Salze?
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Fazit
Die vollständige Kompensierung der
negativen Effekte wird nicht erreicht, sondern lediglich
eine Eindämmung
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !
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Literatur und Quellenverzeichnis
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Literaturverzeichnis (1)Chandrasekharam, D. and Varun Chandrasekhar,Can Geological
Radioactive Waste Disposal Sites Be Used as EGS Sites?,Proceedings World Geothermal Congress 2010, Bali, Indonesia, 25-29 April 2010
George R. Watzlaf and Terry E. Ackman, Underground Mine Water for Heating and Cooling using Geothermal Heat Pump Systems, Mine Water and the Environment (2006) 25: 1–14 © IMWA Springer-Verlag 2006
Georg Wieber und Stefan Pohl, Mine Water: A Source of Geothermal Energy – Examples from the Rhenish Massif, http://www.imwa.info/docs/imwa_2008/IMWA2008_051_Wieber.pdf, Stand: 25.07.2010
Zbigniew Malolepszy, LOW TEMPERATURE, MAN-MADE GEOTHERMAL RESERVOIRS IN ABANDONED WORKINGS OF UNDERGROUND MINES, PROCEEDINGS, Twenty-Eighth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, California, January 27-29, 2003
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Literaturverzeichnis (2)A. Renz, Wolfram Rühaak, P. Schätzl, H.-J. G. Diersch, Numerical
Modeling of Geothermal Use of Mine Water: Challenges and Examples, TECHNICAL COMMUNICATION, Mine Water Environ (2009) 28:2–14 DOI 10.1007/s10230-008-0063-3
minewater project, Mine water as a Renewable Energy Resource, An information guide based on the Minewater Project and the experiences at pilot locations in Midlothian and Heerlen, Stand: http://www.heerlen.nl/internet1/mijnwater/Good%20Practice%20Guide.pdf
I.M. Kutasov and M. Kagan, Temperature rise around a wellbore filled with nuclear waste, 23rd NRZ Geothermal Workshop 2001
Alan Jessop, GEOTHERMAL ENERGY FROM OLD MINES AT SPRINGHILL, NOVA SCOTIA, CANADA, http://www.saaep.ca/geothermalenergy.pdf, Stand: 25.07.2010
S. Hirschberg (Paul Scherer Institut), A. Voß (Institut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung), Nachhaltigkeit und Energie: Anforderungen der Umwelt
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Quellenverzeichniswww.bgr.bund.de, Stand: 24.07.2010www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de; Stand: 12.07.2010www.bmu.de, Stand: 12.07.2010www.geothermie.de, Stand: 22.07.2010www.la-ola.de, Stand: 22.07.2010www.heimat-pfalz.de, Stand: 22.07.2010www.vattenfall.de, Stand: 12.07.2010http://nuv-online.de/?p=486, Stand: 12.07.2010
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Backup
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Scaling
Is caused by carbonates due to pressure and temperature differences. A dedicated sensor monitors the build-up of scale. However, the low pH value of the water restricts this problem.
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Why pumping a closed mine?
When coal mines are closed, there is clearly no revenue stream from coal sales and the expense of pumping water becomes a burden. However, if the pumping is simply stopped there will sooner or later be a problem; usually after several years the water starts to rebound and the water level re-establishes itself. This poses an environmental problem and may even threaten some of the mining villages.
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KorrosionMine water usually contains substantial quantities of dissolved iron (pyrites). This reacts with oxygen to form ferrous oxides and hydroxides. A possible solution may be to prevent the infiltration of oxygen by sealing the wells with oil (several metres thick) floating on top of the mine water within the wellbores. An ‘oxygen-scavenger’ injection device may be installed in future in the production well.
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Daten des 2D- Modells (2) covers a total area of 4.5 km² represents one 50-m-thick layer
of rocks in the deeper part of the abandoned workings of the Piastmining field
has 1632 grid blocks layer dips to the west at an angle
of 23°
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Some limitations of the model
lack of confining beds supplying the reservoir with heat
refinement of the grid and extension to 3-D structures need to be improved
Recommended