Das Projekt "Bochum Graduate School Applied Research on Enhanced Geothermal Energy Systems (AGES)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Institut für Wasser und Umwelt, Labor für Geothermie und Umwelttechnik durchgeführt. Die Graduiertenschule AGES wird gemeinsam von der Hochschule Bochum und der Ruhr-Universität Bochum getragen. Die Ziele liegen auf den Ebenen: - Verzahnung von Grundlagen- und der Anwendungsforschung; - Entwicklung von Konzepten und Technologien zur Gewinnung und Nutzung von Erdwärme aus petrothermalen Reservoirs; - Technologien zur Versorgung von Metropolregionen mit Strom, Wärme und Kälte aus Tiefengeothermie - Akzeptanz- und Nachhaltigkeitsforschung für geothermische Infrastrukturprojekte.
Das Projekt "Entwicklung und Bau eines rotierenden, hydraulischen DTH Hammer Bohrsystems für (geothermische) Tiefenbohrungen mittels Coiled Tubing oder Bohrgestänge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Institut für Wasser und Umwelt, Labor für Geothermie und Umwelttechnik durchgeführt. 1.Vorhaben: Ohne den massiven Ausbau der petrothermalen Geothermie können die politischen Ausbauziele des Landes und der EU der Erneuerbaren Energien nicht realisiert werden. Deshalb sind kleinräumige, gut kontrollierbare EGS-Verfahren zu entwickeln. Dazu bedarf es neuer, innovativer Bohrverfahren, welche leistungsstark, sicher und zielgerichtet arbeiten können, um diese Erschließungstechniken der Reservoire zu optimieren. Die bisher verfügbaren Bohrwerkzeuge der Öl- Und Gasindustrie sind zu langsam und haben schlechte Standzeiten (Bohrungen im Festgestein). Die DTH Hammerbohrtechnik, welche seit einigen Jahrzehnten der verbreitete Standard ist für oberflächennahe Bohrungen (kleiner als ca. 300 m), bietet hier von der Bohrgeschwindigkeit und Effizienz ganz andere Möglichkeiten. Diese DTH Hammertechnik muss aber a.) tiefen- und geologieunabhängig sein, d.h. bis in große Tiefen effizient arbeiten, und b.) an Coiled Tubing Bohranlagen funktionieren. Da dies physikalisch nicht mit einem luftbetriebenen Hammer funktionieren kann, ist die Entwicklung der DTH Wasserhammerbohrtechnik der Schlüssel zu den tiefen, geothermischen Lagerstätten der Zukunft. 2.Arbeitsplan: - Bohrdaten von bestehenden DTH Wasserhämmern auswerten - Neukonstruktion / Umbau / Ankopplung Mudmotor - Optimierung DTH Mudhammer - Kopplung Rotationseinheit - Auslegung Rotierender DTH Mudhammer - Entwicklung Bohrkrone - Abschließende Tests - Kleinserie rotierender CT-GeoHammer
Das Projekt "TP-F: Paralleles Rechnen und optimale Versuchsplanung (ursprünglich 'Unterprojekt AC' im Vorhaben 0325389A, Teilprojekt TP-A)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Informatik, Lehrstuhl für Advanced Computing durchgeführt. Aus der Wärme von geothermischen Reservoiren kann erneuerbare, vergleichsweise im Überfluss vorhandene, elektrische Energie gewonnen werden. Die Erkundung und Erschließung dieser geothermischen Reservoire ist jedoch mit hohen technischen und wirtschaftlichen Risiken verbunden. Trotz des kontinuierlichen Fortschritts in der Bohrtechnolgie in den letzten Jahrzehnten ist das Niederbringen von tieferen Bohrungen von der Erdoberfläche in geeignete Gesteinsarten nach wie vor ein wesentlicher Kostentreiber der geothermischen Energiegewinnung. Das Projekt MeProRisk II zielt auf die Reduzierung dieser Risiken, indem Kompetenzen aus unterschiedlichen Wissenschaftsdisziplinen kombiniert werden. Hier entwickeln Geophysiker, Mathematiker und Informatiker von fünf deutschen Universitäten und einer Firma gemeinsam neue Techniken in den Bereichen seismische Modellierung und Interpretation, numerische Simulation von Reservoiren, Schätzungen von petrophysikalischen Parametern und wissenschaftliche Visualisierung. Die Forschungsarbeiten an der Friedrich-Schiller-Universität Jena konzentrieren sich auf automatisches Differenzieren, paralleles Rechnen und optimale Versuchsplanung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bohrspülungstechnische Herausforderungen bezüglich ultra-saubere Spülung, Bohrlochreinigung und Reibungsminimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sirius - ES Deutschland GmbH durchgeführt. Innerhalb der deutschen Beteiligung in ZoDrEx sollen insbesondere bohrtechnische Vorgänge, inklusive Spülung und Stimulation mechanischer Vorgänge in petrothermalen Systemen untersucht, angewendet und umgesetzt werden. Sirius-ES (SIR) wird in enger Kooperation mit der Bohrfirma Anger's Söhne (HAS) zusammenarbeiten. Einerseits wird für das Bohren mit dem Fluidhammer ein Bohrspülungskonzept entwickelt, welches sich durch einen sehr geringen Feststoffgehalt von kleiner als 0,125% auszeichnet und andererseits die maximale Feststoffgröße in der Spülung auf kleiner als 50 Mikro m gehalten wird. Primär soll dazu Wasser (oder Sole) eingesetzt werden. Dazu wird Solid Control Equipment (SCE) eingesetzt, welches für die spezifische Situation für den Fluidhammer, der Bohrlokation (Bedretto Tunnel - Schweiz) und der zu bohrenden Gesteinsart abgestimmt und entsprechend adaptiert wird. Eine weitere Herausforderung liegt in der Bohrlochreinigung, welche mechanisch durch den regelmäßigen Einsatz von Spezialprodukten gewährleistet wird. Ein dritter Teilpunkt im ZoDrEx Projekt liegt in der Minimierung der Reibung zwischen Bohrgarnitur (BHA Bottom Hole Assembly) und der Bohrlochwand, welche sich aus hoch abrasivem kristallinem Gestein wie z.B. Graniten oder Gneisen aufbaut. Dies führt in weitere Folge zu einer Verringerung des Abriebes der Bohrgarnitur. Mit einer Anzahl unterschiedlicher Schmierstoffe werden vorab Labortests durchgeführt, aus denen eine Auswahl von 2-3 best in class' Schmierstoffen getroffen wird, welche anschließend bei den geplanten Bohrungen im Bedretto Tunnel getestet werden.
Das Projekt "Geologische und verfahrenstechnische Möglichkeiten der Erdwärmenutzung am Standort der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Zentrum für Geothermie und Zukunftsenergien durchgeführt. Für die Medizinische Hochschule Hannover hat das GeothermieZentrum Bochum gemeinsam mit der GeoDienste GmbH (Garbsen) im Zeitraum von August 2007 bis März 2008 eine Vorstudie zur Einbindung der Geothermie in das Energiekonzept des Klinikums erstellt. Im Anschluss an diese Vorstudie wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellt, welche die petrothermale und hydrothermale Versorgung betrachtete. Vorstudie: Die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) wird derzeit von den Stadtwerken Hannover mit den Medien Gas, Strom und Fernwärme zur Erzeugung ihrer dreigliedrigen Energieversorgung, bestehend aus Dampf, Raumwärme und Klimakälte, versorgt. Aufgrund der hydrogeologischen Situation am Standort der MHH in Hannover wird eine Einbindung der Geothermie sowohl in den Heizkreislauf (direkte Integration über Wärmetauscher) als auch in den Kälteklimakreislauf (modular betriebene Absorptionskältemaschinen) vorgeschlagen. Ziel der Einbindung ist es konventionelle, preislich fluktuierende und primärenergetisch nachteilige Energieträger, wie in erster Linie elektrischen Strom und nachrangig Fernwärme oder Gas, durch den Einsatz der Geothermie vollständig, oder im Rahmen der Leistungsfähigkeit des geothermischen Reservoirs teilweise, zu ersetzen. Wirtschaftlichkeit, CO2-Bilanz und Versorgungssicherheit stehend dabei im Vordergrund. Die Grundlastfähigkeit der Geothermie wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration vollständig ausgenutzt. Im Bereich der Spitzenlastdeckung spielt die Geothermie daher keine Rolle. Die geothermisch unterstützte Dampferzeugung findet im betrachteten Szenario keinen Eingang. Dies liegt in der internen Wärmerückgewinnung im Dampferzeuger durch den Economizer zur Vorwärmung des Speise- und Verbrauchswassers begründet. Da die Geothermie bei der Dampfherstellung nur einen geringen energetischen Beitrag leisten kann und Investitionen für ihre Anbindung an das Dampferzeugersystem entstehen, wird von der Betrachtung dieser Systeme abgesehen. Übersteigt die Bereitstellung von geothermischer Energie im Heiz- oder Kühlfall die Energienachfrage, lassen sich Pufferspeicher integrieren um diese überschüssig Energie effizient zu speichern. Bei Lastspitzen kann die Energie zurückgewonnen werden. Somit erhöht sich der geothermische Anteil an der Gesamtenergiebereitstellung. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Hier wurden 9 verschiedene Szenarien untersucht, welche sich aufgrund ihrer Art (petrothermal / hydrothermal), der Bohrtiefe (4500 / 3000 m), ihrer Schüttung (15-50 l/s), Temperatur (115 / 160 Grad C) oder Bereitstellung (Wärme / Strom+Wärme) unterscheiden. Die höheren Investitionskosten für die petrothermalen Systeme werden durch die höhere Energieausbeute (Schüttung und Temperatur) abgefangen und diese somit wirtschaftlicher als die hydrothermalen Systeme, welche sich in der Amortisationsrechnung nur aufgrund der steigenden Energiepreise nach einigen Jahren rechnen.
Das Projekt "Stochastische Charakterisierung von diskreten Klüften in Festgestein durch hydraulische und Tracer-Tomographie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Geowissenschaften und Geographie durchgeführt. Geklüftete Festgesteine haben eine große Bedeutung als Grundwasserleiter und für die petrothermale Geothermie. Eine Herausforderung ist es immer, die strukturellen Merkmale der Festgesteine und jene Kluftsysteme zu erkunden, die für Fließ- und Transportprozesse bedeutend sind. Je genauer die Charakterisierung erfolgt, umso verlässlicher können diese Prozesse mit numerischen Modellen simuliert werden. Zwar gibt es mit numerischen Modellen beeindruckende Möglichkeiten zur effizienten, realistischen, hochauflösenden und gekoppelten Simulation, allerdings lässt sich der Datenbedarf solcher Modelle durch die verfügbaren Erkundungsverfahren kaum decken. Besonders jene standortspezifischen Eigenschaften wie die Kluftgeometrien erfordern angepasste Erkundungsverfahren. Zudem werden nach erfolgreicher Erkundung auch effiziente Methoden benötigt, um die erhobenen Daten in das numerische Modell zu integrieren. Das vorliegende Projekt widmet sich der Anwendung von tomographischen Bohrlochtests mit Wasser (Druck) und Tracer (Salztracer, thermisch) zur Charakterisierung von jenen für Grundwasserfluss und Transport relevanten Klüften. Über die Kombination von Multi-Level-Tests mit mehreren Bohrlöchern wird die räumliche Rekonstruktion von Kluftgeometrien ermöglicht. Eine zentrale Innovation ist die Inversion der aufgezeichneten tomographischen Signale über ein flexibles Bayessches Verfahren, das iterativ Kluftorientierungen, -längen und Kluftdichte anpasst (Inversmodell). Es wird kombiniert mit einer effizienten numerischen Implementierung und Simulation des diskreten Kluftnetzwerks (Vorwärtsmodell). Aufbauend auf den vielversprechenden Ergebnissen aus Vorarbeiten wird das vorgestellte Diskrete-Kluftnetzwerk-Inversionsverfahren hier weiterentwickelt und zur robusten Schätzung von zwei- (2D) und dreidimensionalen (3D) Kluft-Wahrscheinlichkeiten verwendet. Dies wird sowohl über die Anwendung von synthetischen Datensätzen aus virtuellen Bohrlochtests erreicht, als auch mithilfe von Druck- und thermischen Tracerdaten aus in-situ-Experimenten in Kluftgesteinen.
Das Projekt "Teilprojekt D Erstellung eines Systemsimulationsmodells (=integratives Gesamtmodell) als Werkzeug für Risikoanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Eine Fündigkeit bei geothermischen Tiefbohrungen ist gegeben, wenn die notwendige Mindesttemperatur und -schüttung realisiert werden können. Das Fündigkeitsrisiko lässt sich unterscheiden in einen geologisch und einen durch den Untersuchungsgrad bedingten Anteil. Das Teilvorhaben verfolgt zwei Ziele, die Überarbeitung/Erweiterung der Methoden zur Risikobewertung aus Sicht der Statistik sowie die Entwicklung eines adäquaten mathematischen Verfahrens zur Feinstrukturmodellierung. Durch die Verknüpfung dieser Arbeiten und der anderen Teilvorhaben (LIAG, GEOS) soll nicht nur für zwei konkrete hydrothermale Projekte, sondern auch für überregionale Projekte die Möglichkeit geschaffen werden, in einem integrativen Modell (Softwarepaket) geeignete Kriterien für die Durchführung weiterer Untersuchungen abzuleiten. Langfristig sind hierbei petrothermale Systeme von besonderem Interesse. Die gegenwärtig für die Quantifizierung des Fündigkeitsrisikos verwendete Methode des LIAG ist der Ausgangspunkt. Ihre wesentlichen Elemente werden auf ihre mathematische Schlüsselfunktion hin diskutiert. Anschließend wird sie überarbeitet und um statistische Komponenten erweitert. Aufbauend darauf wird ein Konzept entwickelt, das den Untersuchungsgrad in die Bewertung eines Projekts einbezieht. In einem Auswertemechanismus werden dann neben Temperatur- und Schüttungsdaten weitere Informationen aus einem zu entwickelnden seismischen Postprocessing mittels einer Multiskalen-Analyse eingebracht werden.
Das Projekt "Prognose und Monitoring natürlicher Radionuklide in Anlagen der tiefen Geothermie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Strahlenschutz, Analytik & Entsorgung Roßendorf e.V. durchgeführt. Prognose und Monitoring natürlicher Radionuklide in Anlagen der tiefen Geothermie In wachsendem Maße besteht für Anlagen der tiefen Geothermie das Interesse, die Radioaktivität in hochsalinen Thermalwässern bereits in der Planungsphase einer Anlage zu berücksichtigen und im Rahmen der Prozessüberwachung diesen Parameter als Messgröße kontinuierlich verfügbar zu haben. Zu diesem Zweck wird einerseits ein Werkzeug geschaffen, um die Radionuklidkonzentrationen von Fluiden aus geologischen Parametern der verwendeten tiefen Grundwasserleiter abzuleiten. Dazu wird auf der Basis einer ausführlichen Datensammlung das im Vorgängerprojekt entwickelte Modell der Radionuklidfreisetzung durch Alpha-Rückstoß validiert und gegebenenfalls angepasst. Die Methodik der Radionuklidvorhersage wird so gestaltet, dass sie sowohl für hydrothermale als auch für petrothermale Aquifere geeignet ist. Andererseits wird ein Sensorsystem zum Einsatz in Geothermieanlagen entwickelt, das das Gamma-Strahlungsfeld in unmittelbarer Nähe von Anlagenkomponenten erfasst und kontinuierlich aufzeichnet. Kommerziell verfügbare Detektoren werden an die Gegebenheiten von Geothermieanlagen angepasst, kalibriert und im Anlagenbetrieb getestet. Das System wird so gestaltet, dass das Messsignal in die Prozessüberwachung der Anlagen eingebunden werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt A Seismisches Postprocessing als weitere Informationsquelle & koordinierte Softwareentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Kaiserslautern, Fachbereich Mathematik, Arbeitsgruppe Geomathematik durchgeführt. Eine Fündigkeit bei geothermischen Tiefbohrungen ist gegeben, wenn die notwendige Mindesttemperatur und -schüttung realisiert werden können. Das Fündigkeitsrisiko lässt sich unterscheiden in einen geologisch und einen durch den Untersuchungsgrad bedingten Anteil. Das Gesamtvorhaben verfolgt zwei Ziele, die Überarbeitung/Erweiterung der Methoden zur Risikobewertung aus Sicht der Statistik (FhG, LIAG) sowie die Entwicklung eines adäquaten mathematischen Verfahrens zur Feinstrukturmodellierung (TUKL). Durch die Verknüpfung dieser Arbeiten und der anderen Teilvorhaben (LIAG, FhG, GEOS) soll nicht nur für zwei konkrete hydrothermale Projekte (GEG), sondern auch für überregionale Projekte (u.a. GEG, MR) die Möglichkeit geschaffen werden, in einem integrativen Modell (Softwarepaket) geeignete Kriterien für die Durchführung weiterer Untersuchungen abzuleiten. Langfristig sind hierbei petrothermale Systeme von besonderem Interesse. Aufbauend auf der statistischen Erweiterung des Konzeptes des LIAG (durchgeführt von FhG koordiniert mit LIAG) wird ein Konzept entwickelt, das den Untersuchungsgrad in die Bewertung eines Projektes einbezieht. In einem Auswertemechanismus werden dann neben Temperatur- und Schüttungsdaten weitere Informationen aus einem zu entwickelnden seismischen Postprocessing mittels einer Multiskalen-Analyse eingebracht werden.
Das Projekt "Vorhaben: Bohrlochintegrität und Fluidleckage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts GEOSMART ist es, eine transparente und standortunabhängige Methode zur Risikobewertung von hydrothermalen und petrothermalen Tiefengeothermieprojekten sowie von Speicherprojekten auf Grundlage einer modularen Simulation des Gesamtsystems zu entwickeln. Üblicherweise wird bei Risikoanalysen zunächst eine Reihe konzeptioneller Vereinfachungen vorgenommen, um komplexe Prozesse im Rahmen probabilistischer Ansätze beschreiben zu können. Für das Projekt GEOSMART wurde ein entgegengesetzter Ansatz gewählt. Es ist beabsichtigt, die erforderlichen Prozessmodelle zunächst entsprechend dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik einschließlich der Prozesskopplung zu entwickeln. Im Anschluss werden für die Prozessmodelle mittels Sensitivitätsanalysen die Schlüsselparameter identifiziert, die den größten Einfluss auf die einzelnen Risikokomponenten haben. Die Abhängigkeit der Risikokomponenten von den Schlüsselparametern wird dann in Form von Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen abgebildet und an ein zentrales Systemsimulationsmodell übergeben, mit dem die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die einzelnen Risikokomponenten berechnet wird. Die Schnittstelle über die Wertetabellen bzw. Antwortfunktionen stellt die wesentliche Vereinfachung dar und ermöglicht eine probabilistische Simulation komplexer Modelle. Der entscheidende Vorteil gegenüber herkömmlichen Risikoanalysen besteht darin, dass die relevanten Prozesse nicht auf Grundlage stark vereinfachter Modelle abgebildet werden, was die Genauigkeit von Prognosen deutlich erhöht. Das Projekt GEOSMART gliedert sich in fünf Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes wird mit Hilfe des Programmpaketes GoldSim ein zentrales Systemsimulationsmodell entwickelt, an das sämtliche Prozessmodelle über Schnittstellen gekoppelt werden. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit einem Prozessmodell zur Integrität des Deckgebirges und den Auswirkungen von unkontrolliertem Risswachstum im Rahmen der hydraulischen Stimulation. Hierfür sind gekoppelte strömungsmechanische Simulationen vorgesehen. Im dritten Arbeitspaket wird die Migration von Fluiden aus einem Reservoir über geologische Schwächezonen betrachtet. Dabei wird mit dem Prozessmodell insbesondere der Stoff- und Wärmetransport quantifiziert. Änderungen des Spannungsfeldes und die dadurch möglicherweise induzierte Seismizität stehen im Zentrum des vierten Arbeitspaketes. Es ist geplant, mit einem Prozessmodell Wertetabellen für die Eintrittswahrscheinlichkeit solcher Ereignisse und Erschütterungskarten zu liefern. Im fünften Arbeitspaket wird die Integrität von Bohrungssystemen untersucht. Unter Berücksichtigung aller relevanten Prozesse erfolgt die Quantifizierung von Fluidleckagen für das Gesamtsystem Bohrung mithilfe gekoppelter numerischer Simulationen. (Text gekürzt)