Erstellung eines Geothermischen Informationssystems
für Deutschland
Geothermische EnergieDas Projekt
Ausblick
Rüdiger Schulz
Informationsveranstaltung für die SGD, Hannover, 21.06.2006
1. Unerforschte Formen
2. Geo- / ozeanische Energie
3. Solarenergie
4. Neue Biomasse
5. Windenergie
6. Wasserkraft
7. Traditionelle Biomasse
8. Kernkraft
9. Erdgas
10. Erdöl
11. Kohle
Shell: Weltenergieverbrauch steigt in den nächsten 50 Jahren auf das Dreifache, die Weltbevölkerung von 6 auf 10 Milliarden. Und Kyoto…?
1975 - 1980 (Hänel & Staroste):Atlas of Subsurface Temperatures in the European Community
1982 - 1988 (Hänel & Staroste):Atlas of Geothermal Resources in the European Community, Austria, and Switzerland
1983 - 1992 (Hurtig, Cermak, Hänel & Zui):Geothermal Atlas of Europe
1995 - 1997 (Hurter & Hänel):Atlas of Geothermal Resources in Europe
Europaweite Geothermie-Atlanten
Karte aus demGeothermie-Atlasvon Hurter & Hänel
Geothermische Energie
Speichersysteme Nutzungsarten
Petrothermale Systeme Gestein, Magma
Hydrothermale Systeme (>150 °C) Hochdruckwasserzonen Dampfsysteme Heißwassersysteme
Hydrogeothermische Systeme (<150 °C) Aquifere Thermalwasser
Oberflächennahe Systeme max. 25 °C, 400 m
Hot-Dry-Rock - Technologie
Stromerzeugung
Stromerzeugung (>100 °C)Direkte Nutzung
Wärmepumpen
Norddeutsches BeckenSpeicherkomplex Lias – RätMittlerer BuntsandsteinRotliegend-SandsteineUnterkreide-SandsteineDogger-SandsteineKeuper-Sandsteine
OberrheingrabenOberer Muschelkalk Mittlerer Buntsandstein
Molasse-BeckenMalmkarst (Oberer Jura)
Aquifere
Geothermische Wärmenutzung
Norddeutsches BeckenRotliegend-Sandsteine
OberrheingrabenBuntsandstein & Muschelkalk
Molasse-BeckenMalmkarst
Aquifere
Geothermische Stromerzeugung
Dublette
Tiefe:
1.500 – 3.000 mFörder-bohrung
Injektions-bohrung
AbnehmerGeothermischeHeizzentrale
Förder-bohrung
Injektions-bohrungFörder-
bohrung
Injektions-bohrung
AbnehmerGeothermischeHeizzentrale
Direkte Nutzung 1- 40 MWt
Stand 2004
Direkte Nutzung
7 Anlagen mit einer instal-
lierten Leistung von mehr als
5 MW: 120 MW
Stand 2004
Direkte Nutzung 135 MWt
31 Anlagen mit einer instal-
lierten Leistung von 135 MW
7 Anlagen mit einer instal-
lierten Leistung von mehr als
5 MW: 120 MW
24 Anlagen mit einer instal-
lierten Leistung von 0,1 bis
5 MW : 15 MW
Stand 2004
Stromproduktion 0,23 MWe
Neustadt-Glewe
Stromproduktion: 230 kW
Jährliche Energie: 1500 MWh/aNeustadt-Glewe
ORC Turbine
Demonstrationsanlage (BMU-Förderung)
Im Bau
Stromproduktion 1- 5 MWe
7 Anlagen
Im Bau
Stromproduktion 1- 5 MWe
7 Anlagen
Projekt Unterhaching
Stromleistung: ca. 3 MW
Im Bau
Stromproduktion 1- 5 MWe
7 Anlagen
Projekt Unterhaching
Stromleistung: ca. 3 MW
Geothermische Stromprojekte
Bundesland Betrieb BauGe-plant
öff. För-derung
max. inst. Leistung ()
Bayern BY 1 33 34 1 150 MWe
Baden-Württemberg BW 2 21 23 2 125 MWe
Rheinland-Pfalz RP 3 15 18 2 100 MWe
Hessen HE 1 1 3 MWe
Mecklenburg-Vorp./ Brandenburg
MVBB
1 1 2 2 3 MWe
Deutschland 1 7 70 78 7 ~ 380 MWe
Stand: Sept. 2005Bau: mind. 1 Bohrung abgeteuft
Geplant: Bergrechte vorhanden
Öff. Förderung: ZIP-Programm
0 2 4 6 8 10 12 14
Bohrungskosten (Mio. EUR)
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Tie
fe (
m)
Norddeutsches Becken,
Malmkarst,
Oberrheingraben
HDR-Systeme
Bohrungskosten für eine Bohrung
mit einer Förderrate von 100 m3 / h
nach GTN Neubrandenburg (2002)
Das Fündigkeitsrisiko bei geothermischen Bohrungen ist das Risiko, ein geothermisches Reservoir mit einer (oder mehreren) Bohrung(en) in nicht ausreichender
Quantität oder Qualität zu erschließen.
Die Quantität wird definiert überLeistung P = ρFcFQ (Ti – To)
Fündigkeitsrisiko: Definition
Die ausreichende Energieabgabe ist Betriebsrisiko Energie E = ρFcFQ (Ti – To) Δt
Aquifertyp : porös, klüftig, karstig
Tiefe/Struktur : Reflexionsseismik (FIS Kohlenwasserstoff) Verbreitung, Mächtigkeit 3D-Untergrundmodell Bisher (noch) nicht digital vorhanden
Temperaturen : Abgeleitet aus der Tiefe Berechnet im FIS Geophysik (Subsystem Temperaturen)
Ergiebigkeit : Abgeleitet aus Aquifertyp und Bohrungen Bisher nicht in Datenbanken vorhanden
Aufbau eines Geothermischen Informationssystemsauf Basis des FIS Geophysik
Tiefe und Struktur
Geothermisches Kartenwerk vonNO-Deutschland1: 200.000
Beispiel: Top Lias (Speicherkomplex Lias-Rät)
@Geophysik online –Das Fachinformationssystem Geophysik
Fachinformationssystem Geophysik F SG PF SG P
Aktuelle Datenbestände
Fachinformationssystem Geophysik F SG PF SG P
Verfahren Aktueller Datenbankinhalt
Bohrlochgeophysik ca. 1.500 Logs aus 350 Bohrungen mit max. 70.000 Teufen-Steps; 37 eingesetzte Sonden versch. Typen. Verteilung: projektbezogen.
Geoelektrik ca. 22.000 Schlumberger-Sondierungen mit max. 15 km Auslage; ca. 5.000 1D-Interpretationen. Verteilung: projektbezogen.
Gravimetrie ca. 125.000 Schweremessungen. Verteilung: deutschlandweit flächendeckend.
Magnetik ca. 1,4 Mio. Messpunkte; überwiegend aus der Aeromagnetik. Verteilung: deutschlandweit flächendeckend.
Temperaturen 56.000 Temperaturen aus 10.000 Bohrungen und Tiefen bis zu 9.100 m.Verteilung: deutschlandweit.
Gesteinsphysik -
Seismik -
Untergrund-Temperaturen
Temperaturverteilung
Tiefe 2500 m
Gebiet München – Süd
Isar
Unterhaching
Hydraulische Teste im Malm
(Thermal -) Bohrungen
Geothermie - Bohrungen
Bohrungen im zentralenMolassebecken
rot:
Hydraulische Teste im Malm
s (m)
(Thermal -) Bohrungen
Geothermie - Bohrungen
Bohrungen im zentralenMolassebecken
Erforderliche Absenkung zum Erreichen der FörderratenTheoretische Kurven für 300 m (150 m) Absenkung
rot:laminar
300 m
150 mlaminar
lam.-turb.
lam.-turb.
Q (l/s)
100 l/s
nicht fündig
fündig
Poro-Perm-Daten:
Für das Geothermische Informationssystem nutzbar(unter Wahrung der Eigentumsrechte)
Hydraulische Parameter
Stand: Mai 2006
Bohr-löcher
Kerne
Formations-angaben
zuKernen
Porositäten/Permeabili-
täten
Permeabilität
Verteilung der Daten der KW-Industrie
Stand: Mai 2006
Ziel:Lieferung von Fündigkeits-vorhersagen an wählbarenLokalitäten, zunächst für Aquifere
Arbeitsschritte
Datenakquisition
Homogenisierung
Qualitätsmanagement
Anonymisierung 2/3D-Grids, räumliche Interpolation
Up- und Downscaling Berechnung von Erfolgswahrscheinlichkeiten
rechtliche und technische Rahmenbe-dingungen
Interne und externe Softwarelösung
Internet
Webserver
Benutzerschnittstelle und Ergebnisdarstellung
Mapserver ApplikationssteuerungVisualisierung (2D-, 3D-Darstellung)
Berechnung der Zielgrößen,Strukturdaten
Gridding, Anonymisierung, Datenverschneidung
Schnittstelle: Shapefiles
Schnittstelle: Fremddatenbanken
Schnittstelle: FIS GP
LBEG
Bohrungenu.
Schichtenverzeichnisse
GGA, BGR, SGD
Atlanten d.Geotherm.Potenzials
SGD, GTN
Karten u.Regional-studien
BGR
SouthernPermian
Basin Atlas
GGA
SubsystemTempera-
turen
Strati-graphie
Bohrungen SubsystemHydraulik
Seismische Profile
FIS KW FIS GP
Feldesdaten
…
Erläuterung:
Daten- vorhanden
Bestandim
Aufbau
Datenbe-stand
auffüllen
Bestandgeplant
Architekturmodell
Das Projekt
BMU
3 Jahre bis 2008
LBEG LUNG LGRB LMU GTN
Wiss. Begleitung: PK „Tiefe Geothermie“ der Staatlichen Geologischen Dienste
Förderung:
Laufzeit:
Partner: Niedersachsen, HannoverMecklenburg – Vorpommern, GüstrowBaden – Württemberg, FreiburgMünchen in Kooperation mit LfU BayernNeubrandenburg
www.gga-hannover.de
Planungsgrundlagen fürGeothermische Bohrungen zur lokalen Wärmeversorgung und regionalen Stromversorgung