Hydrothermale Reservoire im Oberrheingraben

Ähnliche Dokumente
Hydrothermale Reservoire im Oberrheingraben

Geowissenschaftliche Basisdaten zur Qualitätssicherung bei der Tiefen Geothermie

Rüdiger Schulz. Fündigkeitsrisiko. Definition. Quantifizierung. Beispiele aus Süddeutschland

Geothermische Nutzhorizonte im baden-württembergischen Teil des Oberrheingrabens

Planungssicherheit durch Information

Ansätze zur Quantifizierung des Fündigkeitsrisikos von geothermischen Bohrungen Rüdiger Schulz

Aufbau eines geothermischen Informationssystems für Deutschland (GeotIS)

Beurteilung des Fündigkeitsrisikos bei geothermischen Bohrungen Rüdiger Schulz

Geopotenziale im Oberrheingraben (

GeotIS das Geothermische Informationssystem für Deutschland

Tiefenwässer im Hauptrogenstein-Aquifer des Oberrheingrabens

GeothermieNord. Schwerin, 7. Oktober 2010

Projekt GeoPower - Grenzüberschreitende Erkundung geothermischer Potenziale in Schleswig-Holstein und Dänemark

Tiefengeothermisches Potenzial auf der Elbinsel Wilhelmsburg

Tiefenwässer im Oberen Muschelkalk Aquifer des Oberrheingrabens und des südwestdeutschen Molassebeckens

Geologische Neuerkenntnisse durch 2D- Seismik im nördlichen Oberrheingraben

Geothermieprojekt Südthurgau

Geologische Rahmenbedingungen & Potenziale in Hessen

Von der Idee bis zum Probebetrieb - Die Etappen eines geothermischen Projektes -

Offene Masterarbeitsthemen der AG Geothermie am LS Hydrogeologie

«Geothermische Ressourcen»

Springer Geology. Für weitere Bände:

Welchen Nutzen haben 3D-Modelle für die Tiefengeothermie?

Ingrid Stober Kurt Bucher. Geothermie. 2. Auflage

Geothermieprojekte - Von der Idee bis zur Realisierung - Vorstudie Machbarkeitsstudie Exploration Erschließung Produktion

Tiefengeothermie in Hessen. Johann-Gerhard Fritsche Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Geothermische Potenziale und Seismizität in Hessen

Stand des 3D-Modells der geothermischen h Tiefenpotenziale i in Hessen

Petrothermales Potenzial. und Möglichkeiten der Erschließung

Potenziale der Tiefengeothermie und deren Nutzung im hessischen Teil des Oberrheingrabens aus Sicht der HSE AG

REGIERUNGSPRÄSIDIUM FREIBURG ABTEILUNG UMWELT

Sabine Rosenbaum Geologischer Dienst SH

Tiefengeothermie - Möglichkeiten der Nutzung

Tiefe Geothermie in Hessen: Überblick zum derzeitigen Stand und zu Nutzungskonflikten

Geothermie in Baden-Württemberg

Vorgehensweise bei der Entwicklung petrothermaler Projekte von der Standortsuche zur Bohrung

Geothermische Energie in Bayern - vom Potenzial zur Nutzung -

Mai 2008 Geothermie Projekte und Potenziale am Beispiel Schleswig-Holstein

Erfassung des tiefengeothermischen Potenzials in Hessen. Dr. J.-G. Fritsche & Dr. M. Kracht, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Hannover

Hydrogeologische Voraussetzungen

Geol. Bundesanstalt, Wien; download unter

Fluid-Migration im Untergrund

Geothermiekraftwerk Landau

Experimente zu Geothermie

aktueller Bearbeitungsstand der Machbarkeitsstudie

Hydrogeologie des Oberrheingrabens (ORG)

Vorgesehene Gliederung des Gutachtens: Teil A

Themenbereich Geologie

Dipl.-Ing. Immanuel Pache / SWM Services GmbH

Nutzungsmöglichkeiten der tiefen Geothermie in Deutschland

Das Geothermieprojekt Groß-Gerau

Stand & Persepektiven der Tiefen Geothermie

12 Jahre Betriebserfahrungen mit dem Geothermischen Heiz(kraft)werk in Neustadt-Glewe

Geothermal fluid and reservoir properties in the Upper Rhine Graben. Ingrid Stober

Ansatzpunkte für eine Fachplanung

Tiefengeothermie. 2. Geologische Voraussetzungen

Geopotenzial Deutsche Nordsee Speicherpotenziale in der zentralen deutschen Nordsee

Energieforschungsprogramm der Bundesregierung. Forschungsförderung im Bereich Tiefe Geothermie

Neue Temperaturkarten für verschiedene Tiefen in Baden-Württemberg

Geothermietag Hannover Durch Innovation zur Wirtschaftlichkeit. Geothermie eine brandheiße Zukunftsoption

Nutzungen der geothermischen Energie aus dem tiefen Untergrund (Tiefe Geothermie)

Bauwirtschaft und erneuerbare Energien Strom und Wärme aus bayerischem Thermalwasser Das Geothermiekraftwerk Kirchstockach

Potential für geothermische Fernwärme in Deutschland und Europa

11. Biberacher Geothermietag am 23. Oktober 2014

Seismik. und andere geophysikalische Methoden der Vorerkundung in der Geothermie

Förderprogramm des BMU zu Forschung und Entwicklung im Bereich. Geothermie FKZ: A. Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG)

Geothermische Potenziale in Norddeutschland am Beispiel Schleswig-Holstein

Geothermie - Energie aus dem Innern der Erde.

Hintergrundpapier. Geothermale Tiefenwässer in Deutschland

Tiefe Geothermie. Grundlagen und Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland

Urbane Wärmeinseln im Untergrund. Peter Bayer Ingenieurgeologie, Department für Erdwissenschaften, ETH Zurich

Geothermische Standortbeurteilung

Das -Projekt: Generierte Geothermische Energiesysteme - ein innovatives Konzept zur Wärmenutzung

Geologie und Hydrogeologie in Hamburg

Wärmesysteme. Geo Explorers Ltd Wasserturmplatz Liestal

Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Hannover. Nutzung petrothermaler Technik

The Malm Aquifer in the pre-alpine Molasse Basin Hydrogeology and Temperature Distribution with Indications of Influences by the Alps

Tiefer Untergrund Erkundungstechnologien - Möglichkeiten und Grenzen

Spessart, Rhönvorland und Buntsandstein des Odenwalds

ISONG Informationssystem oberflächennahe Geothermie Baden-Württemberg

Erdwärmenutzung: Chancen und Herausforderungen

Anlass zu einer Erdwärmenutzung

Tiefengeothermie Berlin

Merkblatt zur Erhebung von geophysikalischen und geologischen Daten aus Erdwärme-Erlaubnis- und Bewilligungsfeldern

Rahmenbedingungen und Wirtschaftlichkeit des Projektes Riedstadt

Ergebnisse des Grundwasserund Erdwärmekatasters

Grundlagen der Modellierung von Wärmetransport im Grundwasser. `ÉåíÉê=Ñçê=dêçìåÇï~íÉê=jçÇÉäáåÖ=áå=íÜÉ=aef=dêçìé

Potential für geothermische Fernwärme in Deutschland und Europa

Geothermische Standortbeurteilung

«Fracking» in geothermie Ist es wirklich fracking?

Definition - Was ist Geothermie?

Simulation von Erschließungsvarianten für Planung und Genehmigung einer geothermischen Wärmeversorgungsanlage auf Usedom

Genehmigungsverfahren und erste Betriebserfahrungen beim Geothermieprojekt Nettebad in Osnabrück

Nutzung petrothermaler Technik. Entwurf 2.0

Möglichkeiten der geothermischen Nutzung der Tiefbohrung»Herz- und Kreislaufzentrum Rotenburg«

Grundzüge der Salzabwasserversenkung

Aufbau eines geothermischen Informationssystems für Deutschland

Transkript:

Hydrothermale Reservoire im Oberrheingraben 6. Tiefengeothermie-Forum Hessen, 15. September 2011 Title Eigenschaften geothermischer Nutzhorizonte im Oberrheingraben 1. Motivation 2. Geologisches Modell - Seismik - Schnitte Tektonik, Mächtigkeiten 3. Durchlässigkeiten - Hydraulische Tests Produktivitätsindex, PoroPermDaten 4. Chemismus der Tiefenwässer Sättigung, Genese 5. Fazit Gliederung

1. Motivation Abschätzung des Fündigkeitsrisikos bereits im Vorfeld Temperatur, Durchlässigkeit, Aquifermächtigkeit, Hydrochemie Lebensdauer der geothermischen Anlage Betrieb der Anlage (Förderrate, Wärmeentzug), Abstand der Bohrungen, Bergrechtliches Bewilligungsfeld hydraulischer und thermischer Einflussbereich der Anlage Geowissenschaftliche Informationen über den Untergrund sind bereits in der Planungsphase erforderlich, detaillierte Kenntnisse in der Bau- und Betriebsphase: Informationen zur Durchlässigkeit, Temperatur, Wasserchemie, Gasgehalte, Tektonische Verhältnisse, Aquifermächtigkeit, Speicherfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Strömungs- und Transportmodelle, analytische Berechnungen 1. Motivation 2. Geologie Hydrothermale Ressourcen für Wärme und Strom im Oberrheingraben Thermale Grundwasserleiter: - Oberer Muschelkalk - Buntsandstein - Hauptrogenstein im Süden - Tertiäre Sande im Norden Geologie Seismik Oberrheingraben

Seismische Sektionen Erhebung + Digitalisierung seismischer Sektionen im ORG Geologische Schnitte durch den ORG: Geologisches Modell Korrelation seismischer Reflexionshorizonte mit Bohrprofilen Schnitte durch den ORG: Geologisches Modell Tiefenlage, Schichtmächtigkeit, Störungen, Kompression / Dehnung Hinweise auf: Temperatur, Ergiebigkeit Schnitt Strassburg

Geologische Schnitte durch den Oberrheingraben Südlich Heidelberg Nördlich Karlsruhe Geologische Schnitte durch den Oberrheingraben Schnitte Mitte Baden-Baden Offenburg

Großstrukturen Heidelberger Loch Karlsruher Schwelle Rastatter Senke Kehler Mulde Rheinische Hauptschwelle Kaiserstuhl Hartheimer - u. Kalibecken Buggingen Großstruktu ren 3. Hydraulische und hydrochemische Daten im Oberrheingraben Bohrteufen über 500 m, Daten aus nicht stimulierten Bohrungen Durchlässigkeit (T/H) aus hydraul. Tests Produktivitätsindex (PI), Förderrate / Druckabsenk. Hydrochemische Analysen Hydraulische Tests in Erdöl-/Erdgasbohrungen und in Thermalwasserbohrungen sind sehr unterschiedlich Testdauer Teststrecke Aufzeichnung Bohrungen der KW-Industrie Thermalwasserbohrungen Minuten bis wenige Meter Druck im Stunden Testbereich Tage bis mehrere Wasserstand, Wochen 10er Meter oberflächennaher Druck Datengrundlage

Beispiel: Durchlässigkeiten im Aquifer des Oberen Muschelkalks -Baden-Württembergischer- und Französischer Teil des Oberrheingrabens- Hydraulische Tests Medianwert: T/H = 8,0 10-7 m/s 1. Quartil: T/H = 1,5 10-7 m/s 3. Quartil: T/H = 3,2 10-6 m/s T/H mo Problemstellung Problemstellung wenig echte Durchlässigkeitswerte aus hydraulischen Versuchen (= harte Informationen) aber: viele halb-quantitative Angaben, wie: Förderrate, Druckabsenkung Produktivitätsindex Poro-Perm-Daten (Labormessung an Kernen, aus Logs) viele qualitative Angaben, wie: klüftig, kavernös, Störung, Kompression/Dehnung (aus Seismik), Bohrlochrandausbrüche, Hohlräume (aus Logs),..

Definition Definition: Produktivitätsindex PI = Q / p [m 3 / (s Pa)] mit: p = ρ g s Förderrate pro Druckabsenkung Umrechnung von Druck in Meter Wassersäule und Bezug auf die Testlänge H kann PI/H direkt mit T/H (= Durchlässigkeit) verglichen werden? Aus dem ORG liegen viele PI-Werte vor, aber relativ wenig Durchlässigkeiten (T/H-Werte). Lässt sich mit den PI/H-Werten der Datenumfang der T/H-Werte ergänzen? Beispiel: Produktivitätsindizes PI im Aquifer des Oberen Muschelkalks -Baden-Württembergischer- und Französischer Teil des Oberrheingrabens- PI/H vs. T/H Produktivitätsindex mo

Durchlässigkeit (T/H) vs. Produktivitätsindex (PI/H) - Korrelation vorhanden - PI/H-Werte fallen tendenziell niedriger aus als T/H-Werte - Unterschied zws. Daten von KW- und Thermalwasser-Bohrungen! - größte Unterschiede zu T/H bei den Daten aus KW-Bohrungen mit deutlich zu niedrigen Abschätzungen der Durchlässigkeit (T/H). Fehler bei zunehmender Durchlässigkeit ansteigend!! - beste Übereinstimmung bei Daten aus Thermalwasser- od. Geothermiebohrungen Ursachen für die Unterschiede - kurze Testdauer, insbesondere bei Tests in KW- Bohrungen, selten stationäre Verhältnisse - brunnenspezifische Einflüsse (Skin, Brunnenspeicherung) können nur bei hydraulischen Tests berücksichtigt werden. - positiver Skin (häufig) verstärkte Absenkung zu geringerer PI/H-Wert (verglichen mit T/H). Tests der KW-Industrie, im nicht gereinigten Bohrloch, d.h. positiver Skin pi 2 Box-Whisker-Plots Permeabilitäten Porositäten Poropermdaten

Porosit sitäts-perm - Labormessungen Permeabilitäts - geophysikalische Bohrlochmessungen Daten schwanken in sehr weiten Grenzen. ts-daten Daten z.b. für den Oberen Muschelkalk liegen um 10er-Potenzen unter den Werten aus hydraulischen Tests. Labormessungen sind Werte an der Gesteinsmatrix: Werte für große Klüfte oder Verkarstungen können im Labor nicht ermittelt werden! Einfluss Kernverlust? Ermittlung im Labor für sehr kleinen Teufenabschnitt, Übertragbarkeit auf Aquifer? Möglicherweise für gering permeables Gestein geeignet. Inadequate Methode für hochdurchlässige Kluft- und Karstaquifere! PoroPerm 4. Hydrochemie Hydrochemische Charakterisierung der Fluide im Untergrund Bedeutsam für den Betrieb der Anlage Ausfällungen Korrosion Hydrochemie

Hydrochemische Eigenschaften der Tiefenwässer im ORG Hauptrogenstein Oberer Muschelkalk Buntsandstein Gesamtlösungsinhalt TDS: > 200 g/kg Tiefe: bis 2100 m Wassertyp in der Tiefe: Na-Cl-Wasser Wassertyp in geringer Tiefe: Ca-HCO 3 Gesamtlösungsinhalt TDS: bis 75 g/kg Tiefe: bis 2500 m Wassertyp in der Tiefe: Na-Cl-Wasser Wassertyp in geringer Tiefe: Ca-SO 4 -HCO 3 Gesamtlösungsinhalt TDS: bis 130 g/kg Tiefe: bis 3200 m Wassertyp in der Tiefe: Na-Cl-Wasser Wassertyp in geringer Tiefe: Ca-HCO 3 Chemie Sättigung der Tiefenwässer bezüglich Calcit Calcite (CaCO3) 2,0 1,5 Buntsandstein Oberer Muschelkalk Hauptrogenstein 1,0 0,5 0,0-0,5 Sättigung

5. Fazit Die Güte, Machbarkeit und Lebensdauer eines geothermischen Nutzungssystems steht und fällt mit dem Grad des Kenntnisstandes über den geologischen Untergrundes und seine Eigenschaften: - Geologischer Bau, Schichtenabfolge, Lage von Störungen, - Tektonische Verhältnisse (Dehnung-Kompression), - Tiefenlage der thermalen Grundwasserleiter, Kluft- oder Karst-GW, - Mächtigkeit des Grundwasserleiters, - Hydrochemie der tiefen Wässern, Gasgehalte, - Thermische Eigenschaften, - Hydraulischen Eigenschaften Bereits im Vorfeld: Erkundung der Eigenschaften des Untergrundes. Quali Fazit: Zusammenstellung der mit verschiedenen Methoden ermittelten Durchlässigkeiten im Oberen Muschelkalk Vergleich Permeabilitäten

Fazit: Eigenschaften der Tiefenwässer Generell sind die Wässer im Oberrheingraben hochmineralisiert (Na-(Ca)-Cl), gasreich (CO 2, ) Sorgfältige Beprobung, hydrochemische Analysen sowie thermodynamische Berechnungen notwendig Rohr Wässer Fazit Bruchsal: Innenrohr zum Entgasen Folgen: - bei Förderung (Druckentlastung) fällt Calcit aus (Auswahl) - bei Entgasung von CO 2 aus den Wässern fällt Calcit aus - bei Sauerstoffzutritt in die Wässer fällt Eisen, Mangan aus Die geförderten Wässer müssen übertägig in einem geschlossenen System unter einem bestimmten Druck zirkuliert werden. Aragonit Landau: Beschichtung Innenrohr Bruchsal: Beschichtung Innenrohr Baden-Baden: Leitungsrohr Aktuelle Arbeiten STOBER, I. & JODOCY, M. (2011): Geothermische Verhältnisse südlich des Kaiserstuhls Das Hartheimer Becken im südlichen Oberrheingraben.- Grundwasser, Bd. 16, H. 2, S. 113-123, (DOI 10.1007/s00767-011- 0163-z). LUDWIG, F., STOBER, I., BUCHER, K. (2011): Hydrochemical Groundwater Evolution in the Bunter Sandstone Sequence of the Odenwald Mountain Range, Germany: A Laboratory and Field Study.- Aquat. Geochem., 17, p. 165-193, (DOI: 10.1007/s10498-010-9118-8). STOBER, I. & JODOCY, M. (2011): Hydrochemie der Tiefenwässer im Oberrheingraben - eine Basisinformation für geothermische Nutzungssysteme. Z. geol. Wiss., 39, 1, S. 39-57. JODOCY, M. & STOBER, I. (2011): Porositäten und Permeabilitäten im Oberrheingraben und Südwestdeutschen Molassebecken.- Erdöl Erdgas Kohle, 127. Jg., H.1, S. 20-27., Hamburg. JODOCY, M. & STOBER, I. (2010): Geologisch-geothermische Tiefenprofile für den baden-württembergischen Teil des nördlichen und mittleren Oberrheingrabens.- Erdöl Erdgas Kohle, 126. Jg., H. 2, S. 68-76, Hamburg. STOBER, I. & JODOCY, M. (2009): Eigenschaften geothermischer Nutzhorizonte im baden-württembergischen und französischen Teil des Oberrheingrabens.- Grundwasser Grundwasser, 14, S.127-137, Springer-Verlag (DOI 10.1007/s00767-009-0103-3). SCHELLSCHMIDT, R. & STOBER, I. (2008): Untergrundtemperaturen in Baden-Württemberg.- LGRB- Fachbericht, 2, 28 S., Regierungspräsidium Freiburg. STOBER, I. (2008): Tiefengeothermische Nutzungsmöglichkeiten im Südwesten Deutschlands.- Freiburger Universitätsblätter, 180, S. 73-88, Rombach Verlag Freiburg. Literatur

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Das Projekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU, Fördernr.: 0327542, 0325136) unterstützt. Die Rohdaten wurden vom BRGM und vom WEG zur Verfügung gestellt. Mitarbeiter: Mathias Burisch, Benedikt Hintersberger, Marco Jodocy, Katrin Panschar Fin