Improving Geothermal System Performance through Collective Knowledge Building and Technology Development - PERFORM

Hintergrund

Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit geothermischer Anlagen ist ein konstant hoher Fluidfluss im gesamten Thermalwasserkreislauf. Häufig nimmt dieser aber über die Zeit ab, was zu verringerter Leistung, vermehrten Stillstandzeiten oder gar zur Schließung der Anlagen führen kann. Das übergeordnete Ziel des Projektes PERFORM ist es daher den Betrieb von geothermischen Anlagen zu optimieren, indem die wesentlichen Prozesse, die den Fluidfluss und die Injektivität vermindern, verstanden und verhindert werden. Bei diesen Prozessen handelt es sich um (a) Ausfällungen (Scaling) in der Anlage oder im bohrloch-nahen Bereich des Reservoirs, (b) um Transport und Anreicherung von feinsten Partikeln an bestimmten Engstellen (Clogging) und (c) um thermisch-mechanische Prozesse im Reservoir, die zum Verschluss von Transportwegen des Fluides entlang von Poren und Rissen im Gestein führen.

Projektziel

Innerhalb von PERFORM sollen die Ursachen und Entstehungsprozesse dieser Probleme verstanden sowie Lösungsmethoden entwickelt und evaluiert werden. Der Fokus liegt dabei auf mitteleuropäischen Anlagen, deren Thermalwässer durch hohe Salinitäten, einen hohen Schwermetallgehalt und relativ niedrige Temperaturen (60-170 °C) gekennzeichnet sind.

In den vier praktischen Arbeitspaketen (AP) werden basierend auf einer umfangreichen Sammlung von bekannten und neuen Betriebs- und Anlagendaten zunächst die Prozesse, die zu den operativen Problemen führen, dargestellt (AP 1: Learn and Understand). Mit diesen Daten können dann voraussagende thermische, hydraulische, chemische und mechanische (THMC) Modellierungen durchgeführt werden (AP 2: Predict and Validate), um ganzheitlich mögliche Szenarien eines Eingreifens zur Problemlösung zu simulieren und optimale Behandlungsstrategien zu entwickeln. Ziel von Arbeitspaket 3 (AP 3: Solve and Prevent) ist es, für die unterschiedlichen Probleme neue, technische Lösungsansätze zu entwickeln und zu evaluieren. Die Ergebnisse von WP 1 bis 3 sollen schließlich dazu verwendet werden, einen idealen Arbeitsablauf und optimierte Betriebsbedingungen in Abhängigkeit der jeweiligen Anlagenproblematik, der Geologie und der Fluidchemie zu erstellen. Die Daten tragen zur Verifizierung der THMC-Modellierung in AP 2 und zur Erstellung der „Toolbox“ von AP 4 (Anleitung zum operativen Umgang) bei. Das Hauptziel ist die Bereitstellung von Technologien und Methoden, die im Vergleich mit den derzeit verwendeten Verfahren einen kosteneffizienteren und nachhaltigen Betrieb der geothermischen Anlagen ermöglichen.

Die Zielsetzung der deutschen Partner (GFZ und Hydroisotop GmbH) ist die Entwicklung, der Einsatz und die Evaluierung operativer Methoden, um Scaling, Clogging und Korrosion zu verhindern (AP 3). Zusätzlich werden Betriebsdaten und geochemische Daten durch das Monitoring von geothermischen Anlagen gesammelt und für die Erstellung einer Datenbank zur Verfügung gestellt (AP1). Die Aufgaben des GFZ im Rahmen des Gesamtprojektes liegen insbesondere im Testen der neu entwickelten Technologien zunächst im Technikumsmaßstab (Geothermie-nahe Laborbedingungen) sowie an geothermischen Anlagen mittels Bypass (AP 3). Die wichtigsten Ziele dabei sind:

  1. Aufnahme eines kompletten Datensatzes physikochemischer Betriebsdaten von 2-3 geothermischen Anlagen (Dänemark, Deutschland, Niederlande) mit dem Fluidmonitoringsystem FluMo-1 inklusive Probennahme und Analytik von Fluiden und Scaling bei einer Betriebsdauer von jeweils 3-5 Tagen.
  2. Entwicklung von Methoden zur adsorptiven Bindung der Scale-bildenden Metalle an Filtermaterialien, die eine Abreicherung der gelösten Metalle im Thermalwasser bewirken. Die Stabilität und Effektivität der Materialien soll im Technikumsmaßstab unter Geothermie-nahen Bedingungen (FluMo-2) sowie im Bypass geothermischer Anlagen getestet werden.
  3. Bestimmung der Stabilität und Effektivität der Partikelfilterung im Technikumsmaßstab (FluMo-2) sowie im Bypass geothermischer Anlagen.
  4. Charakterisierung und Quantifizierung einer Methode zur H2S-Entfernung durch Monitoring mit FluMo-1, sowie durch Probennahme und Analyse von Thermalwasser und Gas in der Anlage Oberlaa.
  5. Charakterisierung galvanischer Korrosion, ausgelöst durch Reaktion von gelöstem Cu und Pb im Thermalwasser mit den metallischen Anlagenmaterialien und Auswahl geeigneter korrosionsresistenter Materialien.

Laufzeit: 01.06.2018 - 31.05.2021

BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Förderkennzeichen: 0324265B

This project has been subsidized through the ERANET Cofund GEOTHERMICA (Project no. 731117), from the European Commission, Topsector Energy subsidy from the Ministry of Economic Affairs of the Netherlands, Federal Ministry for Economic Affairs and Energy of Germany and EUDP.

Ansprechpartner

Simona Regenspurg
Arbeitsgruppenleiterin
Priv. Doz. Dr. Simona Regenspurg
Geoenergie
Telegrafenberg
Gebäude A 69, Raum 202
14473 Potsdam
+49 331 288-1437
Zum Profil