Temperaturfeld der Erde

International Centre for
Geothermal Research (ICGR)
•
Das ICGR hat mit diesem Ziel die GeothermieForschungsplattform Groß Schönebeck entwickelt.
Die sichere Erkundung potentieller Reservoire, ihre
bohrtechnische Erschließung und ingenieurtechnische Behandlung, der Aufbau eines nachhaltigen
Thermalwasserkreislaufes sowie die effiziente
Wandlung der Energie in Wärme und Strom werden
vom ICGR wissenschaftlich beleuchtet.
Das ICGR stellt seine Ergebnisse als Handlungsgrundlage der Politik, der Industrie und der breiten
Öffentlichkeit bereit. Dieser Technologie- und Wissenstransfer für geothermische Technologien trägt
dazu bei, die Lücke zwischen dem enormen Potential dieser grundlastfähigen und weltweit überall
vorhandenen Energiequelle und dem noch relativ
geringen Marktanteil im Energieangebot mittelfristig zu schließen.
Kontakt
Prof. Dr. Ernst Huenges
E-Mail: [email protected]
Forschungsplattform Groß Schönebeck (v.l.n.r.): Injektionsbohrung,
Funktionshalle mit Korrosionsteststrecke, Kühltürme, ORC-Anlage und
Förderbohrung (GFZ).
Temperaturfeld
der Erde
Kontakt
International Centre for Geothermal Research
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg, 14473 Potsdam
Cluster Temperaturfeld der Erde
Dr. rer. nat. habil. Andrea Förster
E-Mail: [email protected]
Dr. rer. nat. habil. Hans-Jürgen Förster
E-Mail: [email protected]
Dr. rer. nat. Ben Norden
E-Mail: [email protected]
Dipl.-Phys. Siegfried Raab
E-Mail: [email protected]
www.gfz-potsdam.de
04/2015
die Entwicklung verlässlicher effizienter geothermischer Technologien,
die Förderung internationaler Netzwerke und
die Verbreitung geothermischer Technologien.
•
•
Die Sicherung zukünftiger Energiebereitstellung
und Strategien gegen den Klimawandel führen zu
einer verstärkten Nutzung geothermischer Energie.
Das ICGR leistet dazu einen Beitrag über
International Centre for Geothermal Research
Interpretation von Bohrlochmessungen
Temperaturfeld der Erde
Unsere wissenschaftlichen Arbeiten sind sowohl
auf das allgemeine Verständnis der thermischen
Bedingungen der Lithosphäre als auch auf die
Charakterisierung des unmittelbar nutzbaren, also
erbohrbaren Bereiches der Erdkruste fokussiert.
Die Kenntnis der Temperaturverteilung, der thermisch-hydraulischen Gesteinseigenschaften und
der wirksamen Wärmetransportprozesse des tieferen Untergrundes ist für die Charakterisierung von
Geo-Ressourcen von grundlegender Bedeutung.
Erst diese Parameter ermöglichen die Erarbeitung
verlässlicher Planungs- und Bewertungsgrundlagen für eine nachhaltige Nutzungder Erdwärme als
alternative Energiequelle.
Wir charakterisieren das thermische Feld sowohl
im regionalen als auch im lokalen Maßstab und
insbesondere auch für die Erkundung von hydround petrothermalen Ressourcen. Dabei nutzen wir
Daten aus Bohrungen und geophysikalischen Oberflächenuntersuchungen, analysieren chemische
und physikalische Eigenschaften von Gesteinen
und entwickeln numerische Untergrundmodelle für
erbohrbare Tiefen als auch für tiefere Bereiche der
Erdkruste. Wir arbeiten damit an der Schnittstelle
von Grundlagenforschung und angewandter Wissenschaft.
Unsere Expertise gründet sich auf Arbeiten, die
wir in geodynamisch unterschiedlichen Regionen
der Welt durchgeführt haben, z.B. in Europa (Norddeutsches Becken, Erzgebirge, Luxemburg), im
Nordamerikanischen Midcontinent, in der Andinen
Subduktionszone (Bolivien, Chile), im Arabischen
Schild (Israel, Jordanien) sowie in Indien.
Beispiel für eine kombinierte Interpretation von Bohrkern- und Bohrlochmessdaten (GFZ).
In Bohrungen gemessene Parameter wie z.B. Porosität, Dichte, Gamma-Strahlung und Temperatur
bilden die Basis für eine Bewertung der geologischen und thermischen Bedingungen sowohl auf
der Bohrloch-Skala als auch auf der ReservoirSkala. Sie sind daher integraler Bestandteil von
Untergrundmodellen. Geophysikalische Bohrlochmessungen werden darüber hinaus für die indirekte
Bestimmung thermischer Gesteinseigenschaften,
wie z.B. der Wärmeleitfähigkeit, verwendet.
Wärmestrom und thermische Modelle
Karte des Oberflächenwärmestroms für Europa
(Cloetingh et al., 2010).
Die Wärmestromdichte ist ein Parameter, der für
alle Temperaturmodelle der Erde entweder als
Eingangs- oder als Kalibrierungsparameter Verwendung findet. Seine Berechnung erfordert ein
hochauflösendes Temperaturprofil, gemessen in
einer Bohrung unter thermischen Gleichgewichtsbedingungen, als auch Kenntnisse der Wärmeleitfähigkeit der durchbohrten Gesteinsschichten. Wir
besitzen Expertisen in der Berechnung dieses Parameters und seiner geodynamischen Interpretation.
Thermische Gesteinseigenschaften
Messung thermischer Gesteinseigenschaften mit der
TCS Apparatur (GFZ).
Wir messen die Wärme- und die Temperaturleitfähigkeit von trockenen und gesättigten Gesteinen
unter Normalbedingungen im Labor. Darüber
hinaus verfolgen wir den methodischen Ansatz, die
Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen aus dem modalen Mineralbestand abzuleiten. Wir entwickeln am
GFZ eine neue Messanlage für die Untersuchung
der Wärmeleitfähigkeit trockener und gesättigter
Gesteine unter simultaner Erhöhung von Druck (bis
zu 200 MPa) und Temperatur (bis zu 200°C).