Bußmann / u.a. / FIZ Karlsruhe, BINE Informationsdienst, Bonn Geothermie - Energie aus dem Innern der Erde

1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-8167-8363-3
Verlag: Fraunhofer IRB Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 172 Seiten

Reihe: BINE-Fachbuch

In vielen Regionen Deutschlands lassen sich geologische Wärmevorkommen zur Wärme- und Stromversorgung nutzen. Tiefe, natürliche Warmwasservorkommen und im Gestein gespeicherte Wärme werden durch Bohrungen erschlossen. Geothermie steht unabhängig von Tages- und Jahreszeit zur Verfügung und ist damit grundlastfähig.

Das BINE-Fachbuch richtet sich an Planer und Studierende und widmet sich ausführlich den geologischen Grundlagen und den verschiedenen Verfahren. Weitere Themen sind Bohr- und Erschließungstechnologien, das Fündigkeitsrisiko, die Umweltbilanz sowie mögliche seismische Ereignisse im Zusammenhang mit geothermischen Anlagen.

Schwerpunkte:

Technik und KomponentenErfahrungen wissenschaftlicher PilotanlagenAktuelle Forschungsthemen

Autoren/Hrsg.

Bußmann, Werner

u.a.

FIZ Karlsruhe, BINE Informationsdienst

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;0
2;1Ein Planet voller Energie;12
3;2Ideen – Innovationen – Technologien:Es gibt viele Möglichkeiten, geothermische Energie zu nutzen …;17
3.1;2.1Weltweit ein Hoffnungsträger;20
3.2;2.2Den Vulkan anzapfen: heißer Dampf und heißes Wasser;24
3.3;2.3Geothermische Potenziale in Deutschland;27
4;3Geologische Rahmenbedingungen und untertägige Erschließung;36
4.1;3.1Generelle Abfolge der Vorerkundung und Erschließungsarbeiten;37
4.2;3.2Durchführung einer Machbarkeitsstudie und geologische Vorerkundung;39
4.3;3.3Geophysikalische Vorerkundung;40
4.4;3.4Erschließung mittels Bohrung;41
4.5;3.5Erkundung mittels Bohrlochmessungen;44
4.6;3.6Hydraulischer Anschluss der Bohrung an das Reservoir;47
4.7;3.7Erschließung über Doubletten und Tripletten;48
4.8;3.8Innovative Erschließungsmethoden tiefer heißer Gesteine;50
5;4Hydrothermale Energie – Wärme und Strom aus Thermalwasser;52
5.1;4.1Aquifertypen [3];52
5.2;4.2Der Untergrund ist heiß;53
5.3;4.3Rückblick;54
5.4;4.4Thermalwasserregionen in Deutschland;56
5.5;4.5Strom und Wärme aus Thermalwasser;0
5.6;4.6ORC-Turbinen und Kalina-Maschinen;67
5.7;4.7Hydrothermale Geothermie und Fernwärme: Konkurrenzfähig?;69
5.8;4.8GeotIS;79
6;5Petrothermale Geothermie;81
6.1;5.1Petrothermale Ressourcen in Deutschland;81
6.1.1;5.1.1Geologie-Tektonik;84
6.1.2;5.1.2Untergrundtemperaturen;86
6.1.3;5.1.3Gebirgsspannungen und Seismizität;87
6.1.4;5.1.4Formationsfluide;88
6.2;5.2Erschließungstechnik und Forschungsprojekte;89
6.2.1;5.2.1Schlüsseltechniken: Risserzeugung, seismische Rissortung und Richtbohrverfahren;90
6.2.2;5.2.2Projekte;91
6.3;5.3Installation eines petrothermalen Systems;94
6.3.1;5.3.1Bohren;95
6.3.2;5.3.2Bohrlochmessungen;96
6.3.3;5.3.3Schaffung des untertägigen Wärmetauschers;97
6.3.4;5.3.4Untersuchung des untertägigen Wärmetauschers;98
6.4;5.4Betrieb;99
6.5;5.5Anlagenbeispiel – Europäisches Forschungsprojekt Soultz-sous-Forêts;101
7;6Umweltbilanz tiefer Geothermie;106
7.1;6.1Methodik;106
7.2;6.2Untersuchte Referenzanlagen;107
7.3;6.3Bilanzergebnisse;109
8;7Exkurs Seismizität;115
8.1;7.1Erdbeben – Skalen und Begriffe;116
8.2;7.2Natürliche Seismizität, Statistik der Erdbeben, Makroseismizität, Erdbebenzonen, Spannungsfeld der Erdkruste;117
8.3;7.3Induzierte Seismizität;121
8.4;7.4Induzierte Seismizität in der Geothermie;123
8.5;7.5Zusammenhang mit Betriebsparametern;124
8.6;7.6Schadenswirkung und seismisches Risiko;124
8.7;7.7Seismologische Gutachten;126
8.8;7.8Handlungsvorschläge;127
9;8Forschungsbedarf Tiefe Geothermie;129
9.1;8.1Ziele der Forschung;130
9.2;8.2Fündigkeit, Reservoirgestaltung, System­verlässlichkeit – Hauptkriterien auf dem Weg zur Wirtschaftlichkeit geothermischer Systeme;130
9.3;8.3Effiziente Systemlösungen –Von der Erkundung des Reservoirs bis zur Energiewandlung im Kraftwerk;132
9.3.1;8.3.1Fündigkeitsprognose: Für oder Wider ein Projekt;132
9.3.2;8.3.2Reservoirengineering – Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit;134
9.3.3;8.3.3Systemverlässlichkeit für einen nachhaltigen Anlagenbetrieb;135
10;9Oberflächennahe Geothermie;139
10.1;9.1Allgemeine Systembeschreibung oberflächennaher Geothermiesysteme;139
10.2;9.2Erdwärmesonden;140
10.2.1;9.2.1Heizbetrieb;143
10.2.2;9.2.2Heiz- und Kühlbetrieb;144
10.2.3;9.2.3Dimensionierung einer Erdwärmesondenanlage;145
10.3;9.3Erdwärmekollektoren;148
10.4;9.4Brunnenanlagen;151
10.5;9.5Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen;153
11;10Zitierte und sonstige verwendete Literatur, Abbildungsverzeichnis;154
11.1;10.1Zitierte Literatur;154
11.2;10.2Sonstige verwendete Literatur;155
11.3;10.3Abbildungsverzeichnis;156
12;11Laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben aus der Energieforschung der Bundesregierung;158
12.1;11.1Laufende und kürzlich abgeschlossene Forschungsvorhaben;158
12.2;11.2Forschungsberichte;161
13;12Weiterführende Literatur;164
13.1;12.1Literatur;164
13.2;12.2Zeitschriften;167
13.3;12.3BINE Informationsdienst;168
14;13Autoren;169
15;Geothermie_Korr60.pdf;0
15.1;Vorwort;0
15.2;1Ein Planet voller Energie;12
15.3;2Ideen – Innovationen – Technologien:Es gibt viele Möglichkeiten, geothermische Energie zu nutzen …;17
15.3.1;2.1Weltweit ein Hoffnungsträger;20
15.3.2;2.2Den Vulkan anzapfen: heißer Dampf und heißes Wasser;24
15.3.3;2.3Geothermische Potenziale in Deutschland;27
15.4;3Geologische Rahmenbedingungen und untertägige Erschließung;36
15.4.1;3.1Generelle Abfolge der Vorerkundung und Erschließungsarbeiten;37
15.4.2;3.2Durchführung einer Machbarkeitsstudie und geologische Vorerkundung;39
15.4.3;3.3Geophysikalische Vorerkundung;40
15.4.4;3.4Erschließung mittels Bohrung;41
15.4.5;3.5Erkundung mittels Bohrlochmessungen;44
15.4.6;3.6Hydraulischer Anschluss der Bohrung an das Reservoir;47
15.4.7;3.7Erschließung über Doubletten und Tripletten;48
15.4.8;3.8Innovative Erschließungsmethoden tiefer heißer Gesteine;50
15.5;4Hydrothermale Energie – Wärme und Strom aus Thermalwasser;52
15.5.1;4.1Aquifertypen [3];52
15.5.2;4.2Der Untergrund ist heiß;53
15.5.3;4.3Rückblick;54
15.5.4;4.4Thermalwasserregionen in Deutschland;56
15.5.5;4.5Strom und Wärme aus Thermalwasser;61
15.5.6;4.6ORC-Turbinen und Kalina-Maschinen;67
15.5.7;4.7Hydrothermale Geothermie und Fernwärme: Konkurrenzfähig?;69
15.5.8;4.8GeotIS;79
15.6;5Petrothermale Geothermie;81
15.6.1;5.1Petrothermale Ressourcen in Deutschland;81
15.6.1.1;5.1.1Geologie-Tektonik;84
15.6.1.2;5.1.2Untergrundtemperaturen;86
15.6.1.3;5.1.3Gebirgsspannungen und Seismizität;87
15.6.1.4;5.1.4Formationsfluide;88
15.6.2;5.2Erschließungstechnik und Forschungsprojekte;89
15.6.2.1;5.2.1Schlüsseltechniken: Risserzeugung, seismische Rissortung und Richtbohrverfahren;90
15.6.2.2;5.2.2Projekte;91
15.6.3;5.3Installation eines petrothermalen Systems;94
15.6.3.1;5.3.1Bohren;95
15.6.3.2;5.3.2Bohrlochmessungen;96
15.6.3.3;5.3.3Schaffung des untertägigen Wärmetauschers;97
15.6.3.4;5.3.4Untersuchung des untertägigen Wärmetauschers;98
15.6.4;5.4Betrieb;99
15.6.5;5.5Anlagenbeispiel – Europäisches Forschungsprojekt Soultz-sous-Forêts;101
15.7;6Umweltbilanz tiefer Geothermie;106
15.7.1;6.1Methodik;106
15.7.2;6.2Untersuchte Referenzanlagen;107
15.7.3;6.3Bilanzergebnisse;109
15.8;7Exkurs Seismizität;115
15.8.1;7.1Erdbeben – Skalen und Begriffe;116
15.8.2;7.2Natürliche Seismizität, Statistik der Erdbeben, Makroseismizität, Erdbebenzonen, Spannungsfeld der Erdkruste;117
15.8.3;7.3Induzierte Seismizität;121
15.8.4;7.4Induzierte Seismizität in der Geothermie;123
15.8.5;7.5Zusammenhang mit Betriebsparametern;124
15.8.6;7.6Schadenswirkung und seismisches Risiko;124
15.8.7;7.7Seismologische Gutachten;126
15.8.8;7.8Handlungsvorschläge;127
15.9;8Forschungsbedarf Tiefe Geothermie;129
15.9.1;8.1Ziele der Forschung;130
15.9.2;8.2Fündigkeit, Reservoirgestaltung, System­verlässlichkeit – Hauptkriterien auf dem Weg zur Wirtschaftlichkeit geothermischer Systeme;130
15.9.3;8.3Effiziente Systemlösungen –Von der Erkundung des Reservoirs bis zur Energiewandlung im Kraftwerk;132
15.9.3.1;8.3.1Fündigkeitsprognose: Für oder Wider ein Projekt;132
15.9.3.2;8.3.2Reservoirengineering – Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit;134
15.9.3.3;8.3.3Systemverlässlichkeit für einen nachhaltigen Anlagenbetrieb;135
15.10;9Oberflächennahe Geothermie;139
15.10.1;9.1Allgemeine Systembeschreibung oberflächennaher Geothermiesysteme;139
15.10.2;9.2Erdwärmesonden;140
15.10.2.1;9.2.1Heizbetrieb;143
15.10.2.2;9.2.2Heiz- und Kühlbetrieb;144
15.10.2.3;9.2.3Dimensionierung einer Erdwärmesondenanlage;145
15.10.3;9.3Erdwärmekollektoren;148
15.10.4;9.4Brunnenanlagen;151
15.10.5;9.5Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen;153
15.11;10Zitierte und sonstige verwendete Literatur, Abbildungsverzeichnis;154
15.11.1;10.1Zitierte Literatur;154
15.11.2;10.2Sonstige verwendete Literatur;155
15.11.3;10.3Abbildungsverzeichnis;156
15.12;11Laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben aus der Energieforschung der Bundesregierung;158
15.12.1;11.1Laufende und kürzlich abgeschlossene Forschungsvorhaben;158
15.12.2;11.2Forschungsberichte;161
15.13;12Weiterführende Literatur;164
15.13.1;12.1Literatur;164
15.13.2;12.2Zeitschriften;167
15.13.3;12.3BINE Informationsdienst;168
15.14;13Autoren;169