Entwicklung von thermodynamischen Daten für die Belange der thermodynamischen Gleichgewichtsmodellierung von Prozessen in tiefen, geothermalen Schichten

Eine wesentliche Voraussetzung zum erfolgreichen und nachhaltigen Betrieb geothermischer Anlagen ist das Verständnis über die komplexe Zusammensetzung geothermaler Fluide und die vielfältigen chemischen Prozesse, die während der Fluidzirkulation ablaufen. So kann es bspw. bei der Injektion von geothermalen Fluiden in das heiße Reservoir zu Permeabilitätsveränderungen und einer Injektivitätsverringerung durch Mineralausfällungen und induzierte Auflösungen kommen. Außerdem sind Mineralausfällungen (Scalings) und Korrosion durch hochsalinare Fluide in Anlagenbauteilen möglich. Neben Untersuchungen in realen geothermischen Systemen und Laborexperimenten (ausgewählte Fluid-Mineral Wechselwirkungen bei hohen Temperaturen) tragen geochemische Modellierungen dazu bei, für den Zirkulationsvorgang 

  • Redoxzustände zu beschreiben und
  • die kontrollierenden Faktoren für Mineralfällungen und -sättigungen zu ermitteln.

Darüber hinaus sind geochemische Modellierungen Voraussetzung,

  • um Abschätzungen über langfristige Prozessfortplanzungen, auch über weite Distanzen, zu treffen und
  • um die räumliche und zeitliche Entwicklung der Permeabilität im Reservoir bewerten zu können.

Dies ist experimentell nur sehr eingeschränkt möglich.

Insofern sind solche Modellierungen unverzichtbar zur Abschätzung der Nachhaltigkeit eines geothermischen Reservoirs und stellen einen Meilenstein für die geothermische Energieentwicklung dar. Im Rahmen dieses Projektes werden Simulationsergebnisse und Betriebserfahrungen aus experimentellen Datenerfassungen im in situ Labor Groß Schönebeck rückgekoppelt und zusammengeführt. Das führt zu einer unmittelbaren Anwendbarkeit der Forschungsergebnisse in der Betriebspraxis. Die Projektergebnisse werden daher die Qualität und Sicherheit des Planungsprozesses sowie des Betriebs geothermischer Anlagen deutlich verbessern.

In enger Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit und der TU Bergakademie Freiberg sollen in diesem Verbundprojekt folgende Ziele erreicht werden:

  • Übersicht über den Kenntnisstand bereits vorhandener thermodynamischer Daten für die geochemische Modellierung geothermaler Wässer im Norddeutschen Becken,
  • Ermittlung der wichtigsten, noch fehlenden thermodynamischen Daten für die geochemische Modellierung geothermaler Wässer im Norddeutschen Becken,
  • Erstellung eines generischen geothermalen Reservoirmodells.