INHALT Seite 1 IM FOKUS Neues Fluidphysiklabor am ICGR Seite 2 IN SITU LABOR Groß Schönebeck Injektionstest in Vorbereitung AUS DEN PROJEKTEN Geothermie für Dänemark Faseroptik im Labor Seite 3 IN KÜRZE Kurzmeldungen, Termine, Personalia NEWSletter 02/2012 www.gfz-potsdam.de/icgr Von H. Milsch Ein neues Labor für thermophysikali- sche Messungen an geothermischen Fluiden ermöglicht weiterführende Untersuchungen im Bereich Fluidche- mie und Gesteinsphysik und unter- stützt die praktische Ausbildung wis- senschaftlichen Nachwuchses. Die Kenntnis der physikalischen Fluid- parameter Dichte, Viskosität, Schall- geschwindigkeit, elektrische- und Wärmeleitfähigkeit sowie Wärmeka- pazität ist für den nachhaltigen Erfolg geothermischer Anlagenentwicklung von zentraler Bedeutung. Das gilt für alle Entwicklungsstufen von der Standortbestimmung bis zum Betrieb, sowie für alle Komponenten, vom Re- servoir bis zum Kraftwerk. Darüber hinaus sind belastbare Reservoir- und Anlagenmodellierungen zur Vorher- sage der langzeitlichen Systement- wicklung ohne eine Verlässlichkeit dieser Kenngrößen undenkbar. Trotz dieses Stellenwertes sind die physi- kalischen Eigenschaften geothermi- scher Reservoirfluide bisher nur sehr unzureichend charakterisiert. Das gilt insbesondere für hochsalinare Fluide, wie sie zum Beispiel an den deutschen Geothermiestandorten im Norddeut- schen Becken sowie im Oberrheingra- ben angetroffen werden. Das Labor dient der Schließung von Datenlücken sowie weiterführenden wissenschaftlichen Untersuchungen an geothermischen Fluiden. Alle oben genannten Parameter können hier bestimmt werden, überwiegend un- ter In situ-Bedingungen. Von beson- derem Forschungsinteresse ist dabei auch die Untersuchung von Verände- rungen thermophysikalischer Fluid- eigenschaften aufgrund chemischer Reaktionen innerhalb der Anlage, der Bohrung sowie im Reservoir. Zusätz- lich ermöglicht ein Fourier-Transform- Infrarotspektrometer grundlegende fluidstrukturelle Untersuchungen auf molekularer Ebene. IM FOKUS Neues Fluidphysiklabor am ICGR Internationales Geothermiezentrum ICGR Labor für Fluidphysik. Im Uhrzeigersinn: Das kombinierte Visko- sitäts-Dichte-System mit Autosampler, die Hochdruck-Dichtemess- zelle, der Autoklav- Messplatz für elektrische Leitfähigkeit und das Fourier-Transform-Infra- rotspektrometer (FTIR) mit Hochdruckzelle. Nicht im Bild: Der Messstand für Wär- meleitfähigkeit, das Kalorimeter sowie der Autoklav-Messplatz für Schallgeschwindigkeit. Die Einrichtung des La- bors wurde durch die fi- nanzielle Unterstützung des Bundesumweltmi- nisteriums im Rahmen des Projektes „Qualifi- zierung geothermischer Technologie - Integrati- on von Untertage- und Übertagesystemen“ ermöglicht. Foto: C. Cunow (GFZ)
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INHALT
Seite 1 IM FOKUS
Neues Fluidphysiklabor am ICGR
Seite 2 IN SITU LABOR
Groß SchönebeckInjektionstest
in Vorbereitung
AUS DEN PROJEKTENGeothermie für Dänemark
Faseroptik im Labor
Seite 3 IN KÜRZE
Kurzmeldungen, Termine, Personalia
NEWSletter 02/2012www.gfz-potsdam.de/icgr
Von H. Milsch Ein neues Labor für thermophysikali-sche Messungen an geothermischen Fluiden ermöglicht weiterführende Untersuchungen im Bereich Fluidche-mie und Gesteinsphysik und unter-stützt die praktische Ausbildung wis-senschaftlichen Nachwuchses.
Die Kenntnis der physikalischen Fluid-parameter Dichte, Viskosität, Schall-geschwindigkeit, elektrische- und Wärmeleitfähigkeit sowie Wärmeka-pazität ist für den nachhaltigen Erfolg geothermischer Anlagenentwicklung von zentraler Bedeutung. Das gilt für alle Entwicklungsstufen von der Standortbestimmung bis zum Betrieb, sowie für alle Komponenten, vom Re-servoir bis zum Kraftwerk. Darüber hinaus sind belastbare Reservoir- und Anlagenmodellierungen zur Vorher-sage der langzeitlichen Systement-wicklung ohne eine Verlässlichkeit dieser Kenngrößen undenkbar. Trotz dieses Stellenwertes sind die physi-
kalischen Eigenschaften geothermi-scher Reservoirfluide bisher nur sehr unzureichend charakterisiert. Das gilt insbesondere für hochsalinare Fluide, wie sie zum Beispiel an den deutschen Geothermiestandorten im Norddeut-schen Becken sowie im Oberrheingra-ben angetroffen werden.Das Labor dient der Schließung von Datenlücken sowie weiterführenden wissenschaftlichen Untersuchungen an geothermischen Fluiden. Alle oben genannten Parameter können hier bestimmt werden, überwiegend un-ter In situ-Bedingungen. Von beson-derem Forschungsinteresse ist dabei auch die Untersuchung von Verände-rungen thermophysikalischer Fluid-eigenschaften aufgrund chemischer Reaktionen innerhalb der Anlage, der Bohrung sowie im Reservoir. Zusätz-lich ermöglicht ein Fourier-Transform- Infrarotspektrometer grundlegende fluidstrukturelle Untersuchungen auf molekularer Ebene.
IM FOKUS
Neues Fluidphysiklabor am ICGR
Internationales Geothermiezentrum ICGR
Labor für Fluidphysik.
Im Uhrzeigersinn: Das kombinierte Visko-sitäts-Dichte-System mit Autosampler, die Hochdruck-Dichtemess-zelle, der Autoklav-Messplatz für elektrische Leitfähigkeit und das Fourier-Transform-Infra-rotspektrometer (FTIR) mit Hochdruckzelle.Nicht im Bild: Der Messstand für Wär-meleitfähigkeit, das Kalorimeter sowie der Autoklav-Messplatz für Schallgeschwindigkeit. Die Einrichtung des La-bors wurde durch die fi-nanzielle Unterstützung des Bundesumweltmi-nisteriums im Rahmen des Projektes „Qualifi-zierung geothermischer Technologie - Integrati-on von Untertage- und Übertagesystemen“ ermöglicht.
Von B. NordenIn unserem nördlichen Nachbarland Dänemark wird für die Wärmever-sorgung auf Geothermie gesetzt. Die Vision: elektrische Energie soll lang-fristig durch Wind- und Solarkraft erzeugt werden und zusammen mit Geothermie zur Wärmeversorgung eine von fossilen Rohstoffen unab-hängige Energiebereitstellung für Dä-nemark ermöglichen.
Die geologischen Rahmenbedin-gungen zur Nutzung der Erdwärme sind in Dänemark gut. Die farbigen Flächen nebenstehender Abbildung kennzeichnen Gebiete, in denen nutzbare Sandstein-Aquifere in einer Tiefe von etwa 1.000 – 3.000 Metern erwartet werden. Im Rahmen eines vierjährigen Forschungsprojektes der dänischen strategischen Forschungs-förderung sollen nun unter Feder-führung des Geologischen Dienstes von Dänemark und Grönland (GEUS) und in Zusammenarbeit mit der Uni-versität Aarhus (AU), dem schwedi-schen geologischen Dienst (SGU), dem dänischen Fernwärmeverband (Geotermiselskab – DFG) und dem Internationalen Geothermiezentrum des GFZ (ICGR) die Bedingungen für die Nutzung der Erdwärme in Dä-nemark im Detail untersucht wer-den. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Bestimmung der wichtigsten geologischen und petrophysikali-
schen Eigenschaften: die Kartierung der Tiefenlage, der Temperatur, der Mächtigkeit (Dicke) und der latera-len Kontinuität des potentiellen Re-servoirs sowie die Abschätzung von Gesteinseigenschaften (Porosität, Durchlässigkeit und Wärmeleitfähig-keit). Letztere werden auch in Zu-sammenhang mit den jeweiligen Ab-lagerungsbedingungen (Fazies) und Umwandlungsprozessen (Diagenese) interpretiert. Die Ergebnisse gehen in ein landesweites thermisches Modell ein und werden die Planungsgrundla-ge für die Errichtung geothermischer Anlagen in Dänemark verbessern.Informationen zum Projekt unterhttp://www.geus.dk
v.l.n.r.: Funktionshalle mit Teststrecke, Kühlturme und
ORC-Anlage, Förderbohrung
Foto: T. Becker (GFZ)
AUS DEN PROJEKTEN
Geothermie für Dänemark
Faseroptik im LaborVon T. ReinschIm Rahmen des BMBF-Verbundpro-jektes GeoEnergie II (GeoEn II) wurde eine vorhandene Versuchs-apparatur für gesteinsphysikalische Experimente unter Hochdruckbedin-gungen modifiziert. Mittels eines neuartigen faseroptischen Sensors konnten an ihr erfolgreich Druck- und Temperaturänderungen im Inneren einer Gesteinsprobe bestimmt wer-den.
Die Apparatur ermöglicht den Ein-satz eines faseroptischen Sensors im Inneren der Hochdruckkam-mer zur simultanen Ermittlung von Druck- und Temperaturbedingungen (p/T). Aufgrund der geringen Größe des p/T-Sensors (Länge 5 Millimeter,
Durchmesser 0,3 Millimeter) können Veränderungen im Inneren einer Ge-steinsprobe unter wechselnden hyd-rostatischen Belastungen gemessen werden. Dabei wird der Sensor in die Gesteinsprobe eingeführt und zu-sammen mit dieser gegen das umge-bende Medium isoliert. Für die Mess-reihe wurden zyklisch hydrostatische Druckbedingungen von 0 bis 800 bar erzeugt und der korrespondierende Druckverlauf im Gestein gemessen. Die Daten tragen zu einem besseren Verständnis des mechanischen Ver-haltens von Reservoirgesteinen wäh-rend der Produktion oder Injektion von Fluiden, mit Fokus auf geother-mische Anwendungen, bei. doi: 10.1016/j.ijrmms.2012.06.011
Von G. ZimmermannNach einem kontinuierlichen Betrieb des Thermalwasserkreislaufes über mehrere Tage wurden verschiedene Bohrlochmessungen durchgeführt. Die Beobachtung des Druckverlau-fes in beiden Bohrungen gab Aus-kunft über das Reservoirverhalten. Fluidproben lieferten Informationen darüber, wann und wo im Thermal-wasserkreislauf mehr als eine Phase vorhanden ist. Proben aus der Sohle gaben Hinweise auf Ausfällungen aus dem Tiefenwasser, eine Problematik, die bereits Gegenstand der Material-untersuchungen in Groß Schönebeck ist. Da die Produktivität der Gesamt-anlage noch nicht zufriedenstellend ist, wurde das Untersuchungskon-zept erweitert, um alle Prozesse im Zusammenspiel zu beleuchten und die optimale Strategie zum weiteren Vorgehen zu entwickeln. Zur Freispü-lung des Systems laufen Vorbereitun-gen für eine mehrwöchige Injektion über die Injektionsbohrung bei einer gleichzeitigen teilweisen Produktion aus der Förderbohrung. Ein umfas-sendes Monitoringprogramm wird die Arbeiten begleiten, unter anderem ist die Befahrung der Produktionsboh-rung bis zur Sohle zur Profilierung von Druck und Temperatur geplant.
IN SITU LABOR Groß Schönebeck
Injektionstest in Vorbereitung
Verbreitung potentieller geothermischer Reservoire (farbige Flächen, linke Seite) und Labormessungen
Publikationen*Schütz, F. et al., DESIRE Group, 2012, Thermal properties of sedi-ments in southern Israel: a compre-hensive data set for heat flow and geothermal energy studies: Basin Research, 24, 357-376. *Henninges, J. et al., 2012, Down-hole monitoring during hydraulic experiments at the In situ Geo-thermal Lab Groß Schönebeck, in Proceedings, 37th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering (CD-ROM), edited, pp. 51-56, Stan-ford, USA.
WaldblickDas Internationale Geothermiezent-rum hat neue Räumlichkeiten bezo-gen. Das Bürogebäude A69 ist eines von zwei im Rahmen des Sommer-festes am 21. August 2012 feierlich übergebenen Neubauten auf dem Te-legrafenberg, die vom Land Branden-burg über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung finanziert wurden. Foto: A. Spalek (GFZ)
KurzmeldungenRuf nach Edmonton
Dr. Inga Moeck hat sich für das Fach Angewandte Geologie an der TU Berlin habilitiert. In ihrer Habilita-tionsschrift „Quantitative structural geology in geothermal exploration“ beschreibt sie die Themen Bohr-lochstabilität, Reservoirgeomecha-nik und Störungsverhalten. „In der Angewandten Geologie bedienen wir uns der fundamentalen Methoden zur Beschreibung und Klassifizierung von Gesteinen. Der entscheidende Schritt ist aber, Eigenschaften von Gesteinen, allen voran Porosität und Permeabilität, aber auch geomecha-nische und geophysikalische Para-meter, in Abhängigkeit von Fazies, Diagenese und Tektonik in lateraler Verteilung zu bestimmen,“ so Inga Moeck. Der erste Schritt einer Stand-orterkundung ist die Geosystemana-lyse, innerhalb derer der Geologe untersucht, welche Eigenschaften für den Standort relevant sind und das Geosystem in projektierter Teufe kontrollieren. Inga Moeck folgt einem Ruf an die University of Alberta in Edmonton/Kanada, wo sie ab Januar 2013 den Lehrstuhl „Enhanced Geo-thermal Energy Systems“ bekleidet.
Termine24. - 28. September 2012 GeoEn Summer School15. - 17. Oktober 2012 GeoEn International Conference, GFZ, Potsdam http://www.geoen.de
16./17. Oktober 2012 FVEE-Jahrestagung „Zusammenar-beit von Forschung und Wirtschaft für erneuerbare Energien und Ener-gieeffizienz“, Berlinhttp://www.fvee.de
5. - 9. November 2012Geoelec Training course on geother-mal electricity, Strasbourg http://www.geoelec.eu
13. - 16. November 2012 GtV Geothermiekongress, Karlsruhehttp://www.geothermie.de
Martina Pakos,Büro von Prof. Huenges
Jeoungseok Yoon,Projekt Geothermie Allgäu
Hannah Halm, Projekt MiProTherm
Foto: C. Cunow (GFZ)
„Nachprüfung“ im Rahmen der Habilitationsfeier Foto: S. Klapperer (GFZ)
