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Neue Stimulationsmethoden für höheren Wirkungsgrad von EGS

Das Projekt DESTRESS hat neue Stimulationsverfahren für verbesserte geothermische Systeme entwickelt und getestet – als Beitrag zur Senkung der Kosten und Erhöhung der Umweltsicherheit.

Energie

Konventionelle Techniken unterscheiden sich im Wesentlichen nur in einem Punkt von verbesserten geothermischen Systemen: der Fähigkeit, durch mit Hochdruck in heißes, kaum durchlässiges Gestein gespritztes Wasser bezahlbare Energie zu erzeugen. Dieses Verfahren, die sogenannte hydraulische Stimulation, würde der Gesellschaft ganz neue Möglichkeiten eröffnen. Geothermische Ressourcen, deren Gewinnung bisher ökonomisch nicht sinnvoll war, würden plötzlich zu einer idealen Option. Doch noch sind wir nicht so weit. Verbesserte geothermische Systeme haben noch einiges vor sich, um sich zu beweisen und Investoren anzuziehen. Die Arbeiten im Projekt DESTRESS sollen den Weg dahin ebnen. Seit 2016 entwickelt das Projekt die aktuellsten Erkenntnisse aus der Öl- und Gasbranche zu neuen Stimulationsverfahren weiter, um die Kosten zu senken, den Transmissionsgrad im Reservoir zu erhöhen und die Auswirkungen auf die Umwelt so klein wie möglich zu halten. Seismische Ereignisse und die Verschmutzung von Grundwasservorkommen sollen dabei explizit verhindert werden. „Wir haben uns von Kohlenwasserstofflagerstätten inspirieren lassen, außer in einem zentralen Punkt: geothermische Stimulation soll die Lagerstätte vor allem umweltfreundlich nutzbar machen“ sagt Ernst Huenges, Leiter des Internationalen Geothermiezentrums (GFZ) am Helmholtz-Zentrum Potsdam und Koordinator von DESTRESS. Das Projektkonsortium erarbeitete seine Konzepte zudem auf Grundlage ausgiebiger Risikobewertungen und aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse über die Wechselwirkung zwischen Gestein und Flüssigkeit, sodass eine sanfte Stimulation, eine präzisere Bestimmung des Belastungsfelds und eine Analyse der ausgelösten Seismizität möglich werden. Das DESTRESS-Konzept wird an mehreren Stätten angewendet. „Unsere Stimulationsverfahren werden in unterschiedlichen geologischen Umgebungen und unter verschiedenen lagerstättenspezifischen Bedingungen geprüft. Zum Beispiel unterscheiden sich die jeweiligen Zustände der Bohrstellen oder die Abstände zu umgebenden Städten voneinander. In jedem dieser Fälle werden je nach Art des Strömungswegs der Flüssigkeiten Anpassungen nötig. Bei porenbildenden Reservoirs eignen sich eher chemische Behandlungen, um die Hindernisse mit Säuren aufzulösen, während bruchbildende Reservoirs eher auf hydraulisch-mechanische Stimulation reagieren“, erklärt Huenges. DESTRESS hatte sieben Arbeitspakete, von denen sich zwei mit einem Demonstrator für die innovative Stimulation befassten: eins für die Behandlung von Sandsteinen und anderen Gesteinsarten mit einer Kombination aus Hydraulik und Säure; und eins für die zyklische hydraulische und mehrstufige Stimulation in Granit und dichtem Sandstein.

Eine Inspirationsquelle für neue Lagerstätten

Zwar endet das Projekt planmäßig Ende November 2020, doch Huenges ist überzeugt, dass sich Interessierte, die auf der Suche nach ähnlichen Verfahren sind, um Probleme mit der Produktivität und Einspritzleistung an ihren eigenen Stätten zu beheben, sehr gut DESTRESS zum Vorbild nehmen könnten. „Was wir aus dem Betrieb im Rahmen von DESTRESS gelernt haben, besonders alles zur angewandten Risikobewertung und den Arbeitsabläufen, wird sich mit Sicherheit positiv auf Stimulationen auswirken, die in Zukunft an anderen Stätten zum Einsatz kommen (zum Beispiel United Downs im Vereinigten Königreich)“, sagt er. Das Potenzial der geothermischen Wärmeversorgung in Europa ist riesig und durch die steigende Nachfrage nach Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen sind verbesserte geothermische Systeme eine vielversprechende Lösung, so lange mögliche Umweltprobleme unter Kontrolle gehalten werden. In den nächsten Monaten wird sich das DESTRESS-Team auf eine mehrstufige Stimulation konzentrieren, die noch mit ausreichend hoher Zuverlässigkeit an geothermischen Systemen demonstriert werden muss, um den Verfahrenskomplex zu vervollständigen. Nach Abschluss dieser Phase sollte es bis zur Vermarktung nicht mehr allzu lang dauern. „Bei den neu entwickelten Bohrstellen stehen wir schon kurz vor der Kommerzialisierung“, meint Huenges. „Doch vor Kurzem haben wir festgestellt, dass es bei älteren Bohrstellen aufgrund von Integritätsproblemen noch Entwicklungsbedarf gibt. Mehrere Interessengruppen, die schon an DESTRESS beteiligt waren, sowie ein EU-Nachfolgeprojekt werden weiter an der Entwicklung neuer Stimulationslösungen arbeiten.“

Schlüsselbegriffe

DESTRESS, geothermisch, verbesserte geothermische Systeme, EGS, hydraulische Stimulation, Wechselwirkung zwischen Gestein und Flüssigkeit, Demonstrator, Auswirkung auf die Umwelt

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