Das Projekt "Mitarbeit am Europaeischen HDR Projekt Soultz s. F. zur Nutzung der Erdwaerme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Fachbereich Geophysik, Arbeitsgruppe Experimentellen Geophysik durchgeführt. Hot-Dry-Rock Systeme beinhalten bei weitem das groesste Potential zur Nutzung der Erdwaerme. Aufgrund des geringen Porenraums und geringer Permeabilitaet muessen kuenstliche Stroemungswege zur Entnahme von Waerme geschaffen werden. Die Stroemungseigenschaften solcher Fliesswege sind wenig erforscht, ebenso die thermisch induzierte Rissbildung bei Abkuehlung des Gesteins im Untergrund. Zu beiden Fragen werden experimentelle und theoretische Untersuchungen bei Laborbedingungen durchgefuehrt.
Das Projekt "European Hot Dry Project Soutz, Phase I - Gesteinsphysik im Europäischen Hot-Dry-Rock-Projekt Soutz - Phase I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Fachbereich Geophysik, Arbeitsgruppe Experimentellen Geophysik durchgeführt. Die Gesteinsphysik an der Ruhr Universität Bochum ist seit fast 30 Jahren an der HDR-Forschung beteiligt und hat wesentlich zur Entwicklung des Europäischen HDR-Projekts Soultz-sous-Forets beigetragen. Im Zeitraum von 2001-2004 werden folgende Fragestellung untersucht: (i) Wechselwirkung zwischen hydraulischen stimulierten und natürlichen Rissen im granitischen Untergrund mittels Laborversuchen an triaxial belasteten Granitproben mit vorgegebenen Rissen und bruchmechanischer Modellrechnungen. (ii) Untersuchung des Druckverlustes an der Schnittstelle Bohrung-Rissfläche aufgrund turbulenter Strömung am Risseinlass mittels Injektionsversuchen an Bohrkernen mit axialer Bohrung und induziertem Riss. (iii) Gesteinsphysikalische Charakterisierung von Bohrkernen und Bohrklein aus den Soutz-Bohrungen mit Labormethoden. (iv) Teilnahme an Stimulations- und Zirkulationsexperimenten im HDR-Projekt Soultz inkl. Teilauswertung zur Durchlässigkeit und Druckverteilung. Die Arbeiten sind mit dem Gesamtprojekt abgestimmt.
Das Projekt "Determination of physical properties on the core material of the borehole soultz sous foret (Soultz Project)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Geowissenschaften, Institut für Geophysik durchgeführt. Objective: Aim: to determine the physical properties of the granitic basement in the soultz hdr borehole. General information: description: the core samples obtained from the granite section of the soultz gpk-1 borehole will be analysed to determine the properties of the granite such as strength and fracture toughness, thermal parameters, heat production (radiogenic content), and acoustic, electrical and magnetic properties. Achievements: The results of studies carried out on cores and cutting materials of three boreholes to a depth of 3.6 km are summarised. The physical property programme included measurements of density, ultrasonic velocities, seismic anisotropy, elasticity, fracture behaviour, electric and magnetic parameters, thermal properties including radioactive heat production, and radioactive age dating. Heat production in the Soultz granite is 2 to 3 times greater than that in other granites at the surface, although all surface granites in the vicinity show the same intrusion age. The physical property measurement programme has demonstrated that continuous measurements on cores and cuttings are essential for both operational drilling procedures and down hole condition assessment in crystalline rock formations. The European Geothermal Project involved teams from France and Germany who collaborated to test a site in the Upper Rhine Valley for its suitability for terrestrial heat mining (hot dry rock (HDR) energy production). Some British scientists participated in specific tasks. The site was chosen near Soulz-sous-Forets in Alsace at the location of the old oil field of Pechelbronn which was the first oil field exploited in Europe since the 18th century. It is situated on 1 of the summits of a very large thermic anomaly (200 km long and 20 km wide) where the mean geothermal gradient between the surface and 1500 m is known to be higher than 6.5 C/100 m. The programme began in July 1987 with a 2000 m deep borehole. Below at 1375 m thick sediment cover, the granitic basement was penetrated to a depth of 2000 m. The temperature at the bottom of the hole was 140 C. The geothermal gradient within the sediments was unusually high (10 C per 100 m) and diminished to a normal after a series of fractures inside the Buntsandstein producing some water at 116 C with a total salinity 98 g/l. At the depth of 1820 m, hydraulically active natural fissure was reached. The artesian outflow from this zone was 0.15 l/s, with well head pressure of 1.6 bars. The thermal water produced from the well had a high chloride contents and clearly had an identical origin with the fluid collected from the Buntsandstein just above the granite. During the water injection tests, a second active natural fissure was detected normally closed out but which seemed to aquire a noticeable permeability at a well head pressure of about 40 bars.
Das Projekt "Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz - Hydrogeothermische Modellierung des HDR-Wärmetauschers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Gemeinschaft, Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben durchgeführt. Im Rahmen der Erkundung und Erschließung geothermischer Energiequellen nimmt die GGA an der weiteren Untersuchung des Standortes Soultz teil und begleitet diese wissenschaftlich. Ziel ist die Verbesserung der modelltechnischen Beurteilung von geothermischen Speichern. Es soll eine Überprüfung und ggf. Erweiterung der konzeptionellen Modelle für die Stimulation des hydro-geothermischen Systems vorgenommen werden. Durch Modellrechnungen zur Untersuchung des Verhaltens und der Verknüpfung von Strömungsnah- und Fernfeld von HDR Systemen bestehend aus stimulierten Rissflächen im Nahfeld und natürlichen Kluftzonen im Fernfeld soll die Qualität der Modellbildung verbessert werden. Die für die Modellierung notwendigen Eingangsparameter werden durch Mitarbeit im Messprogramm bestimmt. Durch die Mitarbeit bei der Potentialstudie für die HDR Nutzung im europäischen Rahmen (gemeinsam mit der Industrie) werden die Voraussetzungen zur Bestimmung günstiger Standorte geschaffen. Verbesserung der Planungssicherheit für großmaßstäbliche geothermische Anlagen durch Verbesserung der Modellbildung und Vorabbeurteilung möglicher Standorte.
Das Projekt "Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz - Teilvorhaben: Erste Phase der Erstellung einer wissenschaftlichen Pilotanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse des europäischen HDR-Forschungsprojektes Soultz haben die technische Machbarkeit des Konzepts zur Energiegewinnung aus heißen kristallinen Tiefengesteinen demonstriert. Das jetzt beantragte Vorhaben umfasst die erste Phase der Erstellung einer wissenschaftlichen HDR-Pilotanlage, die Schaffung der untertägigen Anlagen. Das Arbeitsprogramm beinhaltet das Abteufen zweier Tiefbohrungen im Granit und die Erzeugung eines Wärmetauschers im tiefen Untergrund durch massive Stimulation. Das Vorhaben dient gleichzeitig der Entwicklung und Erprobung neuer Bohr- und Stimulationstechnologien zur Reduzierung der Kosten von HDR-Systemen. Der Nachweis, dass sich untertägige Wärmetauscher in einer kommerziell interessanten Größenordnung erstellen lassen, stellt einen entscheidenden Durchbruch der HDR-Technologie dar und ebnet den Weg zu einer erhöhten Bereitschaft der Industrie, die Entwicklung der HDR-Technologie voranzutreiben. Energieunternehmen aus Deutschland, Frankreich, Italien und den Niederlanden gründeten eine Europäische Wirtschaftliche Interessengemeinschaft (EWIV), um dieses Projekt durch die wissenschaftliche Pilotphase zu leiten.
Das Projekt "Machbarkeitsstudie zur Erschließung tiefengeothermischer Energie durch die Niederbringung eines Wärmetauschers bis 4000 m Tiefe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rubitec GmbH durchgeführt. Die Wärme aus der Erde bietet ein nahezu unerschöpfliches Potenzial zur Energieversorgung in Form von Heizwärme oder auch zur Stromerzeugung. Das sogenannte Hot-Dry-Rock-Verfahren ist eines der Verfahren, mit denen das geothermische Potenzial tiefer Erdschichten genutzt werden kann. Erste Erfahrungen mit dieser Technik liegen aus dem europäischen HDR-Pilotprojekt in Soultz-sous-Forets vor. Aufbauend auf den dort gewonnenen Erkenntnissen soll im Rahmen einer Machbarkeitsstudie analysiert werden, ob die Wärmeversorgung der Ruhr-Universität Bochum sowie weiterer Gebäude nach o.g. Verfahren möglich ist. Angestrebt wird dabei die Niederbringung von zwei ca. 4.000 m tiefen Bohrungen auf dem Gelände der Ruhr-Universität Bochum sowie die Stimulierung eines Wärmetauschers im Untergrund. Die Machbarkeitsstudie umfasst folgende Abschnitte: - Analyse der Wärmebedarfssituation, - Ermittlung der erforderlichen Maßnahmen und Rahmenbedingungen zur Einbindung der geothermischen Wärme in die bestehende Energieversorgung, - Erfassung und Auswertung aller verfügbaren Daten zur Geologie, Tektonik, Geothermik und Geohydraulik des Untergrundes in der lokalen Region - Planung einer 4.000 m tiefen Erkundungsbohrung am Standort unter Berücksichtigung der erforderlichen Rahmenbedingungen wie Wärmenutzung, Kosten, Berg- und Wasserrechte, Natur- und Umweltschutz, - Planungsarbeiten zur technischen Realisierung der Produktions- und Reinjektionsbohrung sowie der Stimulation eines großflächigen Wärmetauschers im Untergrund, - Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Gesamtsystems. - Als Ergebnis soll ein optimales theoretisches Gesamtkonzept zur Nutzung der Tiefengeothermie in dem lokalen Bereich vorliegen.
Das Projekt "Hot-Dry-Rock-Projekt Soultz - Teilvorhaben: Begleitforschung Soultz Phase I - Untersuchung der Auswirkung von HDR-Systemen und Weiterentwicklung von T/P-Messsystemen; Übertrag der Ergebnisse des HDR-Standortes Soultz auf weitere Standorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geothermik Consult Kappelmeyer Karlsruhe durchgeführt. Untersuchung der Auswirkung von HDR-Systemen auf die Nachbargesteinsformationen. Weiterentwicklung von faseroptischen Temperatur- und Druckmesssystemen und deren Test unter HDR-Bedingungen. Studie zur Übertragbarkeit der Ergebnisse aus Soultz-sous-Forets auf weitere Standorte im Oberrheingraben. Diese Aufgaben stehen in einem engen Verbund mit den Projektpartnern und dienen der Weiterentwicklung und der Umsetzung der HDR-Technologie in einen industriell verwertbaren Maßstab. Um die Auswirkungen eines HDR-Systems auf die benachbarten Gesteinsformationen zu untersuchen, werden die Druckschwankungen in den Beobachtungsbohrungen am Standort Soultz aufgezeichnet und interpretiert. Die Messungen erfolgen während des gesamten Projektzeitraumes und werden während hydraulischer Experimente in den Hauptbohrungen intensiviert. Die Ergebnisse werden hinsichtlich konkurierender Nutzung des Untergrundes Trinkwasser-/ Energiegewinnung bewertet. - Langzeittests von faseroptischen Temperatur- und Druckmesssystemen unter HDR-Bedingungen während des gesamten Zeitraumes - Machbarkeitsstudien für weitere Standorte in Oberrheingraben Die industrielle Verwertung der Ergebnisse erfolgt durch die EWIV
Das Projekt "Europäisches Hot-Dry-Rock Project Soultz-sous-Forets - Verbundprojekt: Neue Technologien zur Stimulation und Charakterisierung des unterirdischen Wärmetauschers im Europäischen Hot-Dry-Rock Projekt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MeSY-Geo-Meßsyteme GmbH durchgeführt. Aufbauend auf bisherigen Forschungsleistungen des Europäischen Hot-Dry-Rock Projekts Soult s.F. beabsichtigt die Europäische Industriegruppe 'Heat Mining' unter Mitarbeit von MeSy GmbH Bochum die Entwicklung einer HDR-Pilotanlage zur Elektrizitätserzeugung. In Phase I (2001-2002) sollen zur bestehenden 5 km Tiefbohrung GPK2 zwei weitere 5 km Tiefbohrungen niedergebracht werden. Die Bohrarbeiten werden durch geophysikalische Bohrlochmessungen zur Erkundung des Untergrunds begleitet (in-situ Spannungsmessungen, Bestimmung der geophysikalischen Eigenschaften des tiefen Granits, mittels geophysikalischer Logs und Labormessungen, Injektions- und Produktionstests). Hierzu entwickelt MeSy Hochtemperatur-Messsonden, stellt Windenservice mit Monokabel-Digitaltechnik und Geräte zur Erprobung von Sonden. In den Bohrungen erfolgen hydraulische Spannungsmessungen und die Stimulation eines weitreichenden unterirdischen Wärmetauschers. Hierbei übernimmt MeSy den Pumpservice, die Messdatenerfassung, sowie Teilauswertung/Modellrechnungen zum Fluidtransport im stimulierten Untergrund. Für den Ausbau der Bohrungen wird die Metallpackertechnologie weiterentwickelt. Die Nutzung der Erdwärme zur Stromerzeugung wird von der Industriegruppe in Folgephase II bis ca. 2005 vorangetrieben. MeSy wird das erworbene Know-how in andere Geothermieprojekte einbringen.
Das Projekt "Ensemble Kalman Filter zur Parameterschätzung in geklüfteten und fluviatilen geothermischen Reservoiren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, E.ON Energy Research Center (E.ON ERC) Institute for Applied Geophysics and Geothermal Energy (GGE) durchgeführt. Die hydro-thermalen Transporteigenschaften des Untergrundes sind für viele Grundwasseruntersuchungen, jedoch insbesondere für die Erfassung geothermischer Reservoire entscheidend. Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist die Schätzung dieser Eigenschaften aus Beobachtungszeitreihen mit dem Ensemble Kalman Filter (EnKF). Das physikalische Transportmodell wird dabei durch den eigens entwickelten Simulator SHEMAT-Suite bereitgestellt. Der EnKF in seiner ursprünglichen Form beruht, wie die meisten Inversionsverfahren auf einer gaußschen Verteilung der zu schätzenden Parameter. Die für die Fluidströmung entscheidende Permeabilität ist aber oft bi-modal verteilt, z. B. bedingt durch einen porositätsinduzierten und einen (natürlich vorhandenen oder technisch erzeugten) Kluft-induzierten Anteil oder durch fluviale Ablagerungen in sedimentären Reservoiren. Ähnliche bi-modale Verteilungen bestehen z. B. auch für die Wärmeleitfähigkeit in lithologisch heterogenen Reservoiren. Der Vorteil des EnKF besteht auch darin, dass zu der Schätzung auch ein Maß für deren Fehler (Varianz) berechnet wird, wobei jedoch insbesondere bei kleinen Ensembles eine Tendenz zur Unterschätzung der Varianz besteht. Zur Verbesserung des EnKF Verfahrens für hydrodynamische Parameterschätzung sollen deswegen in dem vorliegenden Projekt verschiedene neue Methoden implementiert und in ihrem Zusammenwirken untersucht werden: (1) ein Verfahren (Normal Score EnKF) zur Transformation zwischen gaußschen und bi-modalen Verteilungen, (2) Methoden zur Lokalisierung, d. h. zur Wichtung der Filterfunktion in Abhängigkeit von der Entfernung zu den Messpunkten und (3) eine Methode zur Konditionierung der Kovarianzmatrix (covariance inflation) zur Reduktion der Unterschätzung der Varianz im EnKF. Hierzu werden bestehende Verfahren auf die Parameterschätzung erweitert, bzw. insbesondere für die Lokalisierung völlig neu entwickelt werden. Nach der numerischen Implementation sollen diese Methoden (1) an synthetischen Modellen für ein kristallines EGS Reservoir und ein durch fluviale Ablagerungen geprägtes Sedimentreservoir und (2) für das geothermische Reservoir Soultz-sous-Forets an Zeitreihen von chemischen Markierungsversuchen getestet werden.
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| Förderprogramm | 9 |
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