Exploration im Tiefengeo- thermieprojekt Wiesbaden
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Exploration im Tiefengeothermieprojekt Wiesbaden Ein Gemeinschaftsprojekt der Stadt Wiesbaden, der Rhein-Main Deponie und der ESWE Versorgungs AG Sebastian Krämer ESWE Versorgungs AG, Wiesbaden Hagen Deckert Institut für geothermisches Ressourcenmanagement, Bingen Darmstadt 01.10.2013 ESWE Versorgungs AG Stromabsatz 1.121 GWh 1.263 Erdgasabsatz 3.769 GWh 4.139 Fernwärmeabsatz 257 MWh 233 Wasserabsatz 14.3 Mio. m³ 13.9 Beschäftigte 638 Mitarbeiter 599 Umsatz ~ 416 392 Mio. € Geschäftsjahr 2012 2009 Starke Partner in der Region Die geologischen Voruntersuchungen für das Tiefengeothermie Projekt Wiesbaden werden unter Federführung der ESWE Versorgungs AG durchgeführt mit folgenden Projektpartnern: Umweltamt der Landeshauptstadt Wiesbaden als Partner für die Stadt Wiesbaden Rhein-Main Deponie als Partner für die Region Main-Taunus-Kreis Starke Partner zur Durchführung der Exploration Energieerzeugung für Wiesbaden Strom 2013 • Wärme 2013 Beschluss der Stadtverordnetenversammlung der LHW vom 10.05.2007 („20-20-20 Ziel“) – Reduktion des Gesamtenergiebedarfs bis 2020 um 20 % gegenüber 1990 – Erhöhung des Anteils der Erneuerbaren Energien am Primärenergiebedarf Wiesbadens auf 20 % Motivation • Nutzung der heißen Quellen in Wiesbaden schon durch die Römer zur Gebäudebeheizung und zum Baden • Das Wasser steigt über artesische Brunnen an die Oberfläche und hat dort eine Temperatur von bis zu 60 C • Aktuell wird eine Nahwärmeinsel mit 2 MWth zur Gebäudeheizung mit Wärme aus Thermalwasser betrieben • Zur Strom- und Wärmeerzeugung in einem Geothermieheizkraftwerk sind Temperatur von über 120 C nötig • Quellwassermengen hierzu bei Weitem nicht ausreichend Erschließung geothermisches Potential über Tiefbohrungen außerhalb Heilquellengebiet Mögliche Nutzung der Tiefen Geothermie • ESWE betreibt in Wiesbaden das Stromnetz und auch das Fernwärmeverbundsystem • Thermische und elektrische Energie aus einem eigenen Geothermieheizkraftwerk könnte somit jederzeit vollständig genutzt werden • Ein Geothermieheizekraftwerk mit 4 MWel und 10 MWth würde ca. 2% des Strom- und Wärmebedarf von Wiesbaden CO2-frei bereitstellen Erlaubnisfeld Wiesbaden • Herbst 2008 Durchführung einer Potentialanalyse zur Nutzung Tiefen Geothermie • Daraufhin Entscheidung zur Durchführung detaillierter Untersuchungen • Zunächst bergrechtliche Beantragung Erlaubnisfeld bei RP Darmstadt erforderlich • April 2009 Erteilung der Erlaubnis zur Aufsuchung von Erdwärme und Sole Bisherige Aktivitäten Frühjahr 2009 Bescheid Erlaubnisfeld Voruntersuchung 2010 Durchführung 2D-Seimsik Zusätzliche Explorationsmaßnahmen 2011 Zusätzliche Explorationsmaßnahmen Erstellen von 3DModelle (Temp. / Geologie) 20122013 Durchführung 3D-Seismik Neuberechnung der aktuellen Modelle Ende 2013 Entscheidung über Fortführung des Projekts Tiefe Geothermie Projektfortschritt Fernerkundung 1D-Lineamente an der Oberfläche 2D Seismik Gravimetrie Synthese in 3D-Modell Streichen und Einfallen geologischer Strukturen im 3D-Raum Senkrechte 2DSchnitte durch Schichten und Störungen Literaturrecherche Gelände Temperatur3D modell Klüftigkeit Seismik Charakterisierung potenzielle Reservoirgesteine • Verschneidung der Information • Erstellung einer 3DGeometrie • Info für 3D-Seismik Füllen mit physikalischen Eigenschaften Genaue Auflösung der Zielstruktur bis in Zieltiefe Temperaturverteilung Heat in Place Fernerkundung Fernerkundung Flächendeckende Struktur-Informationen im Konzessionsgebiet (Oberflächeninformation) + Flächendeckend + Schnell + Preiswert - „Nur“ Oberfläche Lineamente = Störungsstreichen Planung Seismik Gravimetrie / Magnetik Fernerkundung 2D Seismik Gravimetrie / Magnetik Aeromagnetik Füllung der Informationslücken: Orientierungsdaten von Störungen (Tiefeninformation) + Flächendeckend + mittlere Erkundungstiefe + 3D-Information - Geringere Auflösung als Seismik Störungseinfallen Störungsstreichen Gravimetriemesspunkte Gravimetrie Auswertung Bougeranomalie Messdaten (Bougeranomalie) Gemessenes Schwerefeld Feldfortsetzung Auswertung Horizontales Gradientenfeld Feldfortsetzung Prozessierte Daten Ausgewählte Strukturen Vergleich mit 2D-Seismik Feldtransformation der Messdaten erlaubt die Detektion von Dichteunterschieden, selbst bei kleiner Magnitude der relativen Schwereanomalie. 3D-Seismikkampagne Fläche Messpunkte LVL Messdauer • • • 92 km² 5.043 150 42 Tage Alle Grundstückeigentümer wurden persönlich informiert Alle Anwohner wurden über einen Infozettel kurz vor der Messung benachrichtigt Es wurden keine nennenswerten Schäden bei der Durchführung gemeldet Erstellung eines räumlichen Untergrundmodells Fernerkundung 2D Seismik GraviSynthese in 3D metrie Seismik 3D-Modell Magnetik Implementierte Daten Oberflächengeologie Fernerkundung geologische Profile Bohrungen Seismik etc. Erstellung eines Temperaturmodells (unter Verwendung des geologischen 3D-Modells) 2D Seismik Gesteinseigenschaften Synthese in 3D-Modell Gravimetrie Temperatur modell Berechnung des Temperaturmodells Fernerkundung geolog. Einheiten (rein konduktiv, an Tiefohrung kallibriert) Ergebnisse Temperaturmodell Tiefenlage der berechneten mittleren Isothermen (gelb = 125°C, orange = 145°C, rot = 165°C) Tiefe der 125°C Isotherme (u.N.N.) Heat in Place Density (1/2) Verteilung der verfügbaren Wärme? Theoretisch verfügbare Energie innerhalb eines Volumens im Untergrund (Heat in Place) Für jede Zelle des Modells wird Hip berechnet und über die Höhe einer Säule integriert. Die resultierende Energie für jede Säule des Modells wird auf die Fläche der Säule normiert und kartographisch dargestellt (Wellmann et al. 2010). Daraus lässt sich eine flächennormierte Wärmedichte (‚Heat in Place density) errechnen, welche laterale Unterschiede in der Wärmeverteilung verdeutlicht. Heat in Place Density (2/2) HIP-Berechung: Tmax=Tberechnet; Tmin=70°C, V=Schicht von 600m Modelle berücksichtigen Fehler in den Temperaturmodellen und Verteilung der Eingangsparameter Porosität und spez. Wärmekapazität. Mittlere HIPD-Verteilung Relativer Fehler der HIPDBerechnung Die mittlere HIPD-Verteilungen ist ähnlich zur Temperaturverteilung. Die Mittelung über verschiedene Porositäts-und Wärmekapazitätsmodelle führt zu einer Glättung der berechneten HIPD-Verteilung. Einzelmodelle können größere HIPD-Kontraste aufzeigen. Wir stehen Ihnen für weitere Fragen gerne zu Verfügung Weitere Informationen unter: www.tiefengeothermie-wiesbaden-rheinmain.de
