Nutzung und Förderung der Geothermie in
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 27

Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka PowerPoint PPT Presentation


  • 163 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka. Von: Yuriy Rogalski und Angelika Euler. Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie Prof . Dr. rer. nat. Manfred Koch. Gliederung. Einführung Geothermie in Russland Geothermale Gegebenheiten in Kamtschatka

Download Presentation

Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka

Von: Yuriy Rogalski und Angelika Euler


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

  • Fachgebiet

  • Geohydraulik und Ingenieurhydrologie

  • Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

Gliederung

  • Einführung

  • Geothermie in Russland

  • Geothermale Gegebenheiten in Kamtschatka

  • Geothermiekraftwerke in Kamtschatka und den Kurilen

  • Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers

  • Das geothermale Feld bei Pauzhetskaya

  • Geochemie des Thermalwassers

  • Erstellung eines numerischen 3D Modells

  • Exkurs: Seismische Messverfahren

  • Standortanalyse

  • Datenlage

    3) Das geothermale Feld bei Mutnowskij

  • Modellberechnungen für eine konstante Förderrate

  • Geologische Untersuchungen

  • Exkurs: Durchlässigkeitsbeiwert nach Darcy

  • Geothermisches Reservoir

  • Ausbau und Datenlage


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Thermalquellen

Geysire


Kamtschatka das land aus feuer und eis

Kamtschatka – Das Land aus Feuer und Eis

  • Landeshauptstadt: Petropawlowsk - Kamtschatskij

  • Fläche : 370.000 km², etwa 5 % größer als Deutschland

  • Einwohnerzahl: etwa 380.000 EW

  • Vulkane: 160, davon 29 heute noch aktiv

    „In Kamtschatka existiert eines der weltweit größten Potenziale für Geothermie“

  • Gleichzeitig leiden Bevölkerung und Industrie heutzutage unter Energiemangel

  • Energierohstoffe haben einen langen Weg, bevor sie von Übersee die entlegene Region erreichen


Geothermische energie aus oberfl chennahen magmakammern

Geothermische Energie aus oberflächennahen Magmakammern

  • Abgabe der Wärmeenergie erfolgt über:

    Konduktiven Wärmefluss

    Aufsteigende geothermale Fluide

    Vulkanausbrüche

    Ausbildung von Magmakammern

  • Ermittelte Temperatur in Kammern der Vulkane in Kamtschatka liegt im Bereich von 600-1000 ° C

  • Tiefenbohrungen zur Gewinnung der Wärmeenergie in Tiefen von 3 bis 7 km besonders interessant

    Anmerkung:

    HeatEfflux – Wärmefluss [MW thermisch]

    Reservoir heat Energy – Gespeicherte Wärmeenergie [J]


Geothermische stromerzeugung mit indirekter nutzung des thermalwassers bin re systeme

Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme)

  • Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts

    Die verwendeten Prozesse sind:

    a) der Rankine –Prozess mit organischen Arbeitsstoffen (ORC)

    b) der Kalina-Prozess

Anwendung bei:

- nicht ausreichender Temperatur oder Druck zur Stromerzeugung

- hohe Menge an nicht kondensierten Gasen

- Chemisch angreifendes Thermalfluid

(Schwefelwasserstoff, Calciumhaltige Minerale, u.a Salze)

Besonders beständig gegen harte klimatische Bedingungen:

- niedrige Temperaturen, Wind,

Schneelast oder Seismik


Geothermische stromerzeugung mit indirekter nutzung des thermalwassers bin re systeme1

Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme)

  • Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts

    Die verwendeten Prozesse sind:

    a) der Rankine –Prozess mit organischen Arbeitsstoffen (ORC)

  • Das Arbeitsmittel wird durch das Thermalfluid vorgewärmt, anschließend verdampft und in einer Turbine entspannt

  • Kondensation und erneute Erhitzung auf Verdampferdruck

  • Thermalwasser nach Gebrauch wieder ins Erdreich über Injektionsbohrungen befördert

  • Eingesetzten Arbeitsmittel in der Regel Kohlenwasserstoffe wie n-Pentante oder Isobutane


Geothermische stromerzeugung mit indirekter nutzung des thermalwassers bin re systeme2

Geothermische Stromerzeugung mit indirekter Nutzung des Thermalwassers (Binäre Systeme)

  • Einsatz eines Übetragungsmediums, unter Beachtung eines niedrigen Siedepunkts

    Die verwendeten Prozesse sind:

    b) der Kalina-Prozess

  • Das Zwei-Stoff-Gemisch aus Wasser und Ammoniak wird durch das Thermalwasser vorgewärmt

  • Bei der Verdampfung entstehen ein ammoniakreicher Dampf und ammoniakarme Flüssigkeit

  • Der separierte Dampf wird in einer Turbine entspannt

  • Im Anschluss werden Flüssigkeit und entspannter Dampf gemeinsam verflüssigt und auf Verdampferdruck gebracht


Geochemie des thermalwassers bei pauzhetskaya

Geochemie des Thermalwassers bei „Pauzhetskaya“

  • Die geologische Struktur besteht aus einer mehrschichtigen tektonischen Kuppel…

    …aus Lava, Tuffgestein und Tiefengestein mit neutraler bis saurer Zusammensetzungaus dem Miozän bis Holozän Zeitalter.

  • Pauzhetskaya-Kombalny-Koshelev ist eines der größten geothermalen Gebiete in Kamtschatka

  • Intensive und vielfältige hydrothermale Aktivitäten in Form von zahlreichen Ausströmungen von Dampf-Gas-Gemischen an der Oberfläche

  • Die geochemischen Untersuchungen die dort an mehreren Messstationen am Thermalwasser durchgeführt wurden sehen wie folgt aus:


Geochemie des thermalwassers bei pauzhetskaya1

Geochemie des Thermalwassers bei „Pauzhetskaya“


Erstellung eines 3d numerischen modells f r den standort pauzhetskaya

Erstellung eines 3D numerischen Modells für den Standort „Pauzhetskaya“

  • Erstellung eines 3D numerischen Modells der geothermalen Lagerstätte auf Basis eines hydrogeologischen Modells

  • Kalibriert auf Grundlagen von TOUGH2 und iTOUGH2 aus den Datensätzen von 1960-2006

  • iTOUGH2 untersucht dabei die Veränderungen des Grundwasserspiegels als Response auf barometrische Luftänderungen

  • iTOUGH2 deckt eine Fläche von 4x5 km² ab und umfasst drei Schichten:

    (1) Basisschicht mit den Führungskanälen des geothermalen Fluides

    (2) Hydrothermales Reservoir

    (3) Obere Schicht, die die Grundwasserneubildung und –entnahme in festgelegten Zeitabschnitten

    berücksichtigt


Exkurs seismische messverfahren

Exkurs: SeismischeMessverfahren

  • Vibroseis -Verfahren zur Standortbestimmung für Tiefenbohrungen.

  • Seismische Wellen werden dabei von drei Vibroseis Spezialfahrzeugen innerhalb von 12 -16 Sekunden in den Boden geschickt.

  • Geophone, die im gesamten Messgebiet ausliegen, zeichnen die seismisch erzeugten Reflexionen auf und leiten sie zur Bearbeitung an einen Messwagen weiter.

  • Die ausgewerteten Ergebnisse der seismischen Messungen entscheiden dann über den Standort der Tiefenbohrungen – oder den Abbruch des Projektes.


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

SeismischeMessverfahren

  • In folgender Abbildung :Geophonpunkte (blau)

    und

    Vibratorpunkte (lila)

    mit CMP- Überdeckung (im Zentrum bis ca. 300-fach, am äußeren Rand ca. 10- 20-fach) dargestellt.

  • Wärmeskala von dunkelblau (kalt)

    bis rot (sehr warm) gibt Aufschlüsse für potentielle Standorte für Tiefenbohrungen


Geothermischer standort pauzhetskaya

Geothermischer Standort „Pauzhetskaya“

  • Die schematische Karte zeigt sowohl den Ist-Zustand als auch eine überlagerte Modellierung des Kraftwerkstandorts

  • Beschrieben wird das geothermische Reservoir selbst, der Betrieb des Kraftwerks genauso wie Ausblicke für neue Erschließungsmöglichkeiten.


Geothermischer standort pauzhetskaya1

Geothermischer Standort „Pauzhetskaya“

  • Im oberen Graphen sind die Förderraten von Thermalwasser bei Pauzhetskaya über die Jahre 1960 bis 2006 abgetragen

  • Die Fördermenge ist eine Akkumulation aus alten (grau) und neuen (rot) Produktionsbohrungen

  • Der untere Graph bildet Anteil an Thermalwasser ab, der in den Boden zurück injiziert wird

    - Blaue Ausfärbung der Kurve, kaltes Thermalwasser bei der Reinjektion

    - Pinke Färbung bedeutet:

    Temperatur bei 100-120 °C

  • Reinjektion zur Vermeidung von Umweltschäden,

    - Giftiger Schwefelwasserstoff

    - Eisen II-haltiges Wasser

  • Hydrothermale Dublette notwendig zur Rückführung des abgekühlten Wassers


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Numerisches Modell des geothermischen Feldes am „Mutnowskij“

  • Es wurden mehrere numerische Modelle für das Gebiet rund um das Kraftwerk Mutnowskij erstellt

  • Modell EX3F zeigt Topografie und Temperaturverteilung (250 m u. NN)

  • Ergebnis: Absenkung der Dampfabgabe von 64,4 auf 31 kg/s und Verminderung des Drucks von 44,7 auf 32 bar innerhalb der nächsten 15 Jahre

  • Entwicklung Zeitplans für Inbetriebnahme zusätzlicher Produktionsbohrungen in diesem Zeitraums


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Geologischer Querschnitt am geothermalen Feld „Dachny“

  • Zu sehen ist ein Schnitt entlang der Produktionsbohrungen 17 u. 30 am „Dachny“

  • Auftretende Zirkulationsverluste durch die gefüllten schwarzen Kreise dargestellt

  • Gestrichelte rote Linie markiert die Hauptproduktion bzw. Entnahmestellen des geothermalen Fluides


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Exkurs: Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes nach Darcy

Mit:

kf= Durchlässigkeitsbeiwert [m/s]

Q= Fließrate [m³/s]

l= durchströmte Länge des porösen Körpers [m]

ρ= Dichte des Fluids, bei Wasser 1000 kg/m³

g= Erdschwerebeschleunigung = 9,81 m/s²

A= durchströmte Querschnittsfläche des porösen Körpers [m²]

Δp= Druckdifferenz ,die sich nach dem Strömen einstellt [N/m²]


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Geothermisches Reservoir bei „Mutnowskij“


Ausbau der geothermalen lagerst tte mutnowskij

Ausbau der geothermalen Lagerstätte „Mutnowskij“

Russisch – Deutsche Kooperationsarbeit


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Fragen?


Quellen

Quellen

  • GtV Bundesverband Geothermie

  • Studie zu den Möglichkeiten der Stromerzeugung aus hydrothermaler Geothermie in Mecklenburg- Vorpommern, 2003

  • Geothermische Produktion aus Enhanced aus Enhanced Geothermal Systems (EGS) – Stand der Technik, Geothermal Explorers Ltd, 2007

  • http://pangea.stanford.edu/ERE/db/IGAstandard/search_results.php

  • Практика реализации инвестиционныхпроектов в области геотермальной

    энергетики. Проблемы, перспективы – Понкратьев Павел Александрович, Начальник Департаментавозобновляемых источников энергии

  • Геотермальная энергетика России. Состояние и перспективы -

    Никольский А.И., Технический директор ЗАО «Геотерм-ЭМ»

  • ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ В РОССИИ -

    Г.В. Томаров, А.И.Никольский, В.Н. Семенов, А.А. Шипков, ЗАО «Геоинком»


Nutzung und f rderung der geothermie in kamtschatka

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


  • Login