Geothermische Energiesysteme

Im Fokus des Topics Geothermische Energiesysteme steht die umweltfreundliche und ökonomisch nachhaltige Nutzung der Erdwärme für die Wärme- und Stromversorgung. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von standortunabhängigen Konzepten zur Erschließung und zum Engineering von geothermischen Reservoiren, um eine nachhaltige Nutzung in verschiedenen geologischen Umgebungen sicherzustellen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die unterirdische Speicherung von thermischer Energie in Aquiferen (Grundwasserleitern).

Das Topic wird von drei Einrichtungen bearbeitet, neben dem GFZ (Ernst Huenges) sind dies das KIT (Thomas Kohl) und das UFZ (Olaf Kolditz). Wir kombinieren feldbasierte geologische, geophysikalische und geochemische Methoden mit der klassischen Reservoircharakterisierung und Spannungsfeldanalyse. Wir stellen Lösungen bereit für die Entwicklung optimierter Wärmetauscher in der Tiefe sowie zur Überwachung und Sicherstellung eines umweltgerechten Anlagenbetriebs. Unser interdisziplinärer Forschungsansatz verbindet Themen der Erschließung und Nutzung des Untergrundes mit energie- und verfahrenstechnischen Fragestellungen. Für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Forschungsziele sind Großlabore und hochentwickelte Infrastrukturen erforderlich.

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Zentrale Forschungsfragen:

  • Wie können wir die sichere Erschließung und eine nachhaltige Nutzung geothermischer Reservoire sicherstellen? Was sind geeignete Stimulationsbehandlungen, um die Reservoireigenschaften zu verbessern?
  • Wie können wir den Wärmeentzug optimieren und das Risiko schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt minimieren?
  • Wie können neue Bohrloch-Messtechniken wie die faseroptische Sensorüberwachung sowie gekoppelte Reservoirmodelle eingesetzt werden, um die dynamischen Prozesse im Reservoir während des gesamten Nutzungsprozesses zu beschreiben?
  • Wie können wir Strategien einschließlich einer geeigneten Materialauswahl entwickeln, um Scaling (Feststoffausfällung) und Korrosion während des Anlagenbetriebs zu verhindern? Was sind geeignete Anlagenkonzepte und Optimierungsstrategien auf dem Gebiet der Energie- und Verfahrenstechnik?
  • Wie können wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften geothermischer Fluide und deren Wechselwirkungen mit Gesteinen und Materialien besser verstehen, um das Langzeitverhalten von geothermischen Reservoiren vorhersagen zu können?

Neuste Publikationen:

Kastner, O., Norden, B., Klapperer, S., Park, S., Urpi, L., Cacace, M., Blöcher, G. (2017): Thermal solar energy storage in Jurassic aquifers in Northeastern Germany: A simulation study. - Renewable Energy, 104, pp. 290—306.
DOI: http://doi.org/10.1016/j.renene.2016.12.003

Reinsch, T., Blöcher, G. (2017): EU-Projekt SURE – Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource. - Geothermische Energie, 86, pp. 24—25.

Regenspurg, S., Geigenmüller, I., Rybacki, E., Milsch, H. (2017): Redox Reactions During Sandstone Flow-through Experiments at Geothermal Conditions. - Procedia earth and planetary science, 17, pp. 53—56.
DOI: http://doi.org/10.1016/j.proeps.2016.12.026

Bremer, K., Reinsch, T., Leen, G., Roth, B., Lochmann, S., Lewis, E. (2017): Pressure, temperature and refractive index determination of fluids using a single fibre optic point sensor. - Sensors and Actuators A - Physical, 256, pp. 84—88.
DOI: http://doi.org/10.1016/j.sna.2017.01.025

Dobson, P., Asanuma, H., Huenges, E., Poletto, F., Reinsch, T., Sanjuan, B. (2017): Supercritical Geothermal Systems - A Review of Past Studies and Ongoing Research Activities - Proceedings, 42nd Stanford Geothermal Workshop (Stanford, California, USA 2017), pp. 1—13.

Bär, K., Reinsch, T., Sippel, J., Strom, A., Mielke, P., Sass, I. (2017): P³ - International PetroPhysical Property Database - Proceedings, 42nd Stanford Geothermal Workshop (Stanford, California, USA 2017), pp. 1—6.

Watanabe, N., Blöcher, G., Cacace, M., Held, S., Kohl, T. (2017): Geoenergy Modeling III: Enhanced Geothermal Systems, (SpringerBriefs in Energy), Cham : Springer International Publishing.
DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-319-46581-4

Kabuth, A., Dahmke, A., Beyer, C., Bilke, L., Dethlefsen, F., Dietrich, P., Duttmann, R., Ebert, M., Feeser, V., Görke, U.-J., Köber, R., Rabbel, W., Schanz, T., Schäfer, D., Würdemann, H., Bauer, S. (2017): Energy storage in the geological subsurface: dimensioning, risk analysis and spatial planning: the ANGUS+ project. - Environmental Earth Sciences, 76.
DOI: http://doi.org/10.1007/s12665-016-6319-5

Lienen, T., Lüders, K., Halm, H., Westphal, A., Köber, R., Würdemann, H. (2017): Effects of thermal energy storage on shallow aerobic aquifer systems: temporary increase in abundance and activity of sulfate-reducing and sulfur-oxidizing bacteria. - Environmental Earth Sciences, 76.
DOI: http://doi.org/10.1007/s12665-017-6575-z

Fuchs, S., Schütz, F., Förster, H.-J., Förster, A. (2017): Corrigendum to “Evaluation of common mixing models for calculating bulk thermal conductivity of sedimentary rocks: Correction charts and new conversion equations” [Geothermics 47 (2013) 40–52]. - Geothermics, 66, pp. 183.
DOI: http://doi.org/10.1016/j.geothermics.2017.01.005

Reinsch, T., Henninges, J. (2017): Well Integrity Analysis in a High Temperature Geothermal Well using Distributed Temperature Sensing Behind Casing - Abstracts, EAGE/DGG Workshop on Fibre Optics Technology in Geophysics (Potsdam 2017).
DOI: http://doi.org/10.3997/2214-4609.201700167

Brehme, M., Bauer, K., Nukman, M., Regenspurg, S. (2017): Self-organizing maps in geothermal exploration–A new approach for understanding geochemical processes and fluid evolution. - Journal of Volcanology and Geothermal Research, 336, pp. 19—32.
DOI: http://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2017.01.013

Fuchs, S., Ziesche, M., Nillert, P. (2017): Empirische Verfahren zur Ableitung verschiedener Porositätsarten aus Durchlässigkeitsbeiwert und Ungleichkörnigkeitszahl – ein Überblick. - Grundwasser, 22, 2, pp. 83—101.
DOI: http://doi.org/10.1007/s00767-017-0355-2

Grundmann, G., Förster, H.-J. (2017): Origin of the El Dragón Selenium Mineralization, Quijarro Province, Potosí, Bolivia. - Minerals, 7, 5.
DOI: http://doi.org/10.3390/min7050068

Förster, H.-J., Bindi, L., Stanley, C. J., Grundmann, G. (2017 online): Hansblockite, (Cu,Hg)(Bi,Pb)Se2, the monoclinic polymorph of grundmannite: a new mineral from the Se mineralization at El Dragón (Bolivia). - Mineralogical Magazine, 81, 3, pp. 629—640.
DOI: http://doi.org/10.1180/minmag.2016.080.115