Nutzung und Förderung der Geothermie in
Download
1 / 27

Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka - PowerPoint PPT Presentation


  • 256 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Nutzung und Förderung der Geothermie in Kamtschatka' - inari


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 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

  • 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



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“ Thermalwassers (Binäre Systeme)

  • 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“ Thermalwassers (Binäre Systeme)


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: Seismische „Pauzhetskaya“Messverfahren

  • 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.


Seismische „Pauzhetskaya“Messverfahren

  • 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“ „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“ „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


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


Geologischer Querschnitt am geothermalen Feld „Dachny“ „Mutnowskij“

  • 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


Exkurs: Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes nach Darcy „Mutnowskij“

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]



Ausbau der geothermalen lagerst tte mutnowskij
Ausbau der geothermalen Lagerstätte „Mutnowskij“ „Mutnowskij“

Russisch – Deutsche Kooperationsarbeit


Fragen? „Mutnowskij“


Quellen
Quellen „Mutnowskij“

  • 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»



ad