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Bohrung
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Arbeitsspektrum
Geothermie

Tiefe Geothermie

Die tiefe Geothermie ist als grundlastfähige Energieform ein wichtiger Bestandteil des erneuerbaren Energiemix. Die Quelle der Energie ist heißes Tiefengrundwasser, aus dem in Abhängigkeit von Förderrate, Temperatur und Mineralgehalt Energie gewonnen werden kann. Das heiße Tiefengrundwasser kann aber auch zu Problemen wie Korrosion oder Ausfällungen führen. Dies hängt vor allem von dem Verständnis und der Abstimmung des geothermischen Systems ab. Durch die Erfahrung in zahlreichen Projekten von der Analytik über das Monitoring bis hin zur Scaleinhibitierung bietet die Hydroisotop ein breites Portfolio für einen reibungslosen Anlagenbetrieb.

Unsere Leistungen für die Geothermie sind:

  • Durchführung und Interpretation physikalisch-chemischer und isotopenhydrologischer Untersuchungen, Altersbestimmung von Thermalwasser und Begleitgasen im Hinblick auf die nachhaltige Nutzung

  • Beratung und Konzepte für die geothermische Mehrfachnutzung

  • Reservoiranalyse zur besseren Risikoeinschätzung für den Betrieb

  • Qualitätssicherung, Langzeitüberwachungsprogramme, technische Betriebsüberwachung, Risikobewertung (für Versicherungen etc.)

  • Havarieprävention, technische Problemlösungen, Konzeption von Sanierungsmaßnahmen

  • Aufbereitung und Filtration

  • Anträge nach WHG, BayWG, BBergG, etc.

Oberflächennahe Geothermie

Oberflächennahe Geothermie spielt als erneuerbare Energiequelle eine wichtige Rolle in der Wärmeversorgung. Es lassen sich verschiedene Nutzungsarten unterscheiden: Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren und Grundwasserbrunnen. Der Grundwasserbrunnen stellt hier einen wesentlichen Teil der Anlage dar. Beim Kontakt der Grundwässer mit den Anlagenteilen kann es zu verschiedenen Problemen kommen: es können Korrosion und Ausfällungen auftreten und es kann zu einer mikrobiellen Verschleimung der Anlagen kommen. Hydrochemische Untersuchungen des Grundwassers und die Beurteilung der Wasserchemie bezüglich der eingesetzten Anlagenteile sind die Grundlage für vorbeugende Maßnahmen und einen reibungslosen Anlagenbetrieb. Bei allen Nutzungsarten besteht im Sekundärkreislauf, der über einen Wärmetauscher dem Grundwasser die Wärme entzieht, vor allem im Bereich der Warmwasseraufbereitung die Gefahr von Korrosion aber auch der Entstehung von Mikroben (z. B. Legionellen). Diese Mikroben finden unter bestimmten Temperaturen optimale Lebensbedingungen und können gesundheitsgefährdend sein – Veränderungen, wie beispielsweise eine Temperaturerhöhung führt zum Absterben der Mikroben. Dies ist jedoch mit höherer Energiezufuhr verbunden, was wiederum die Arbeitszahl der Wärmepumpe und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage negativ beeinflusst. Eine andere Möglichkeit zur Bewältigung der Probleme verursacht durch die Mikrobiologie ist der Einsatz von Desinfektionsmitteln.

Geothermische Ressourcen

Die Erde verfügt über einen nahezu unerschöpfliches Potential an Wärme: 99 Prozent sind heißer als 1.000 °C - nur 0,1 Prozent kälter als 100 °C. Unter der dünnen Erdkruste, auf der wir leben, folgt der Erdmantel und in der Mitte der Erde befindet sich der flüssige Erdkern.

An zahlreichen Orten der Erde, wie in Island oder im toskanischen Larderello, treten oberflächlich heiße Quellen auf, die zur Produktion von Strom und Wärme genutzt werden: geothermische Energie.

Doch auch in Deutschland kann die geothermische Energie nutzbar gemacht werden. Zwei unterschiedliche Verfahren nutzen heißes Wasser zur Wärme- bzw. Stromproduktion:

Hydrogeothermie:

  • Thermalwasser wird aus unterirdischen Grundwasserleitern gefördert
  • Zur Stromerzeugung sollte das geförderte Grundwasser Temperaturen heißer als 100 °C aufweisen und die Förderrate sollte 50 L/s übersteigen
  • Im heißen Grundwasser sind Mineralien gelöst, die bei Druck- und Temperaturänderungen ausfallen oder zu Korrosion führen können

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Hot-Fractured-Rock-Verfahren:

  • In zwei Bohrungen bis ca. 5.000 m wird mit hohem Druck Wasser verpresst um Risse im Gestein aufzuweiten
  • Idealerweise entsteht eine Verbindung zwischen beiden Bohrungen - ein unterirdischer Wärmetauscher
  • So kann Wasser, das über eine Bohrung verpresst wird, über die zweite Bohrung wieder an die Oberfläche gefördert werden
  • Bei Temperaturen von 150 bis 200 °C und hohen Förderraten wird unter anderem Strom erzeugt

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Geothermische Reservoire

Geothermie ist eine Energieform mit Zukunft. Die Vorteile liegen auf der Hand: Regenerativ und grundlastfähig, unabhängig von klimatischen Schwankungen, Jahres- und Tageszeiten, garantiert die Geothermie eine kontinuierliche Energieversorgung. Grundlage für einen erfolgreichen Langzeitbetrieb ist ein gut erkundetes Reservoir sowie dessen Schutz. Dies beruht jedoch nicht allein auf der Bestimmung der Basisparameter - Förderrate und Temperatur - sondern auch einer eingehenden Charakterisierung des geothermischen Mediums Wasser.

 http://www.hydroisotop.de/sites/default/files/Profil.jpgFür eine langfristige Nutzung einer geothermischen Anlage ist ein Thermalwassersystemverständnis und eine Reservoircharakterisierung unersetzlich.

Thermalwassersystemverständnis:

  • hydrochemische Zusammensetzung
  • Herkunftsbestimmung
  • Wasser-Gestein-Gas-Wechselwirkungen
  • Bildungsbedingungen
  • Alterszusammensetzung
  • Cross-Formation-Flow
  • Fließregime

Reservoircharakterisierung:

  • Reservoirgröße und Nutzbarkeit
  • mögliche Systemveränderungen
  • wechselseitige Beeinflussungen
  • Radioaktivität
  • Korrosion
  • Ausfällungen
  • Havarieprävention

Hydrochemische Untersuchungen des Wassers, anhand der Kationen- und Anionenzusammensetzung, dient der Bestimmung der Reservoircharakteristik und einer Ableitung der Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gestein.

Gasphysikalische Untersuchungen von z.B. Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoff oder Methan, geben einen Fingerprint verschiedener geothermischer Anlagen.

Isotopenhydrologische Methoden anhand von Sauerstoff-18-Deuterium lassen eine Charakterisierung der Bildungsbedingungen zu. Klimainformationen, Altersbestimmung und Wasser-Gestein-Gas-Wechselwirkungen können durch Isotopenanalysen ableitet werden.