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