Redefining geothermal fluid properties at extreme conditions to optimise future geothermal energy extraction - REFLECT

Die Effizienz der geothermischen Nutzung hängt stark vom Verhalten der Fluide ab, die Wärme zwischen der Geosphäre und den technischen Komponenten eines Kraftwerks übertragen. Chemische oder physikalische Prozesse wie Ausfällung, Korrosion oder Entgasung treten bei Druck- und Temperaturänderung auf und haben schwerwiegende Folgen für den Kraftwerksbetrieb und die Projektwirtschaftlichkeit. Derzeit gibt es keine Standardlösungen für Betreiber, um mit diesen Herausforderungen umzugehen.

Reykjanes, Iceland
(© V.Hardardottir)
Krafla, Iceland
(© V.Hardardottir)
Tuzla, Turkey
(© A. Baba)
Fábiánsebestyén, Ungarn
(© Z.Istfan)

 

 

Ziel von REFLECT ist es, die mit der Fluidchemie verbundenen Probleme zu vermeiden statt sie zu beheben. Dies erfordert genaue Vorhersagen und damit eine genaue Kenntnis der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Flüssigkeiten im gesamten Geothermiekreislauf. Diese Eigenschaften sind oft nur unzureichend definiert, da sowohl in situ Probenahmen als auch Messungen unter extremen Bedingungen bisher kaum möglich sind. Infolgedessen herrschen große Unsicherheiten in den aktuellen Modellvorhersagen, die in REFLECT durch die Erhebung neuer, qualitativ hochwertiger Daten in kritischen Bereichen angegangen werden sollen.

Der vorgeschlagene Ansatz umfasst moderne Probenahmetechniken für Flüssigkeiten, die Messung der Fluideigenschaften unter In-situ-Bedingungen und die genaue Bestimmung der wichtigsten Parameter, die die Ausfällungs- und Korrosionsprozesse steuern. Die beprobten Fluide und gemessenen Fluideigenschaften decken eine große Bandbreite an Salinität und Temperatur ab, einschließlich solcher aus Enhanced- und Superhot-Geothermal-Systems. Die gewonnenen Daten werden in einen Europäischen Atlas der Geothermiefluide und in Vorhersagemodelle einfließen, die es letztendlich ermöglichen, die Betriebsbedingungen und die Auslegung der Kraftwerke anzupassen, um unerwünschte Reaktionen zu verhindern, bevor sie auftreten. Auf diese Weise können Empfehlungen zum bestmöglichen Betrieb von Geothermieanlagen für eine nachhaltige und zuverlässige Energiegewinnung abgeleitet werden, wobei ein Übergang von einem erfahrungsbasierten zu einem wissensbasierten Ansatz erfolgt.

Der REFELECT-Ansatz zielt darauf ab, Probleme im Vorfeld zu vermeiden, anstatt sie zu behandeln. Basierend auf bekannten betrieblichen Problemen und Beobachtungen wird REFLECT den Einfluss relevanter Fluideigenschaften und Reaktionen bestimmen, um die vorausschauende geochemische Modellierung und damit die Energieeffizienz und Lebensdauer von geothermischen Kraftwerken zu verbessern.

REFLECT verfolgt sieben konkrete Ziele. Die Ziele 1-4 stehen in direktem Zusammenhang mit betrieblichen Fragen der geothermischen Energiegewinnung, die mit fundiertem Wissen über die jeweiligen Fluideigenschaften und deren chemische Reaktionen in REFLECT gelöst werden können. Um diese Ziele zu erreichen, werden die wichtigsten Fluideigenschaften durch Laborexperimente mit synthetischen Äquivalenten natürlicher geothermischer Flüssigkeiten, aber auch durch Messungen an realen Fluiden aus verschiedenen geothermischen Standorten gemessen.

Um natürliche heiße und superheiße Fluide aus der Tiefe einer Bohrung zu entnehmen, gibt es derzeit keine Downhole-Probenahmetechnik, weshalb die Entwicklung eines Hochtemperatur-Bohrloch-Fluidprobenahmegerätes erforderlich ist, das Ziel 5 von REFLECT darstellt. Das gewonnene Wissen über die Fluideigenschaften wird zur Optimierung der prädiktiven Modellierung (Ziel 6) und zur Erstellung eines digitalen Fluidatlas verwendet, der die verschiedenen Fluidtypen in ganz Europa darstellt, einschließlich der Eigenschaften, die möglicherweise einen Einfluss auf die Energieerzeugung haben werden (Ziel 7).

Das GFZ ist Koordinator des Projektes REFLECT und bringt seine Expertise in die folgenden Arbeitspakete ein:

WP 1: Characterizing hot fluids
WP 2: Characterizing high saline fluids
WP 3: Fluid Atlas
WP 5: Coordination, WP lead: GFZ
WP 6: Dissemination and exploitation

HORIZON 2020 - Research and Innovation Framework Programme
Grant no.: 850626

Ansprechpartner

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