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Bewirtschaftungsmethode

Geothermische Leistung des Bayrischen Molassebeckens eingeteilt nach Dublettenfeldern in Sechseckform mit einer Fläche von 7,5 qkm. Quelle: Hamacher et al.

Die Bewirtschaftungsmethode ist neben der heat in place (HIP)- Methode eine der üblichen Methoden zur Abschätzung des geothermischen Potenzials einer Region oder eines Landes. Da in Deutschland die übliche Bewirtschaftung im Betrieb geothermischer Dubletten besteht, wird hier bei der Anwendung der Bewitschaftungsmethode in der Regel unterstellt, dass in dem bearbeiteten Gebiet eine Maximalzahl typischer Dubletten betrieben und das Gebiet so 'bewirtschaftet' wird. Hierzu wird das Gebiet in (meist einheitliche) Zellen unterteilt (parketiert) in denen jeweils eine Dublette betrieben werden könnte. Aus der Anzahl der Dubletten und deren thermischen Leistungen ergibt sich dann die mögliche Gesamtleistung (das Potenzial) des betrachteten Gebietes, aber auch die räumliche Verteilung der Potenziale, dargestellt z.B. in Leistung/km². Letztlich empfiehlt es sich noch, die gefundenen Ergebnisse mit den Wärmebedarfen der Region zu verschneiden.

Geothermische Dublette

Die geothermische Dublette ist bei dieser Betrachtung der Grundbaustein einer Anlage zur geothermischen Strom- oder Wärmeerzeugung. Dies gilt insbesondere für hydrothermale Anlagen, bei denen geothermische Wärme aus natürlichen Aquiferen gefördert wird. Die Dublette besteht dabei aus einer Förderbohrung und einer Injektionsbohrung.

Thermische Leistung einer Dublette

Die Wärmeleistung einer Dublette und damit das Wärmepotential, welches aus dem Tiefengrundwasser entnommen werden kann, ergeben sich wie folgt:

P_th = Q c_f ΔT

dabei ist:

P_th = Thermische Leistung (W);
Q = Förderrate (kg/s);
c_f = Wärmekapazität des Fluids (J/kg K) und
ΔT = T1 - T2 = Temperaturspreizung (K) zwischen Produktionstemperatur und Injektionstemperatur.

Während die Förderrate Q und die Fördertemperatur T1 für jeden Dublettenstandort individuell engenommen werden müssen sind die übrigen Werte oft für ein größeres Gebiet konstant:

T2 kann entweder die Jahremitteltemperatur 10 °C oder die Injektionetemperatur wie etwa 50 °C sein
Wärmekapazität des Thermalwassers 4203 J/(kg K)

Die jährlich nutzbare Wärmeenergie ergibt sich aus dem Zusammenhang zwischen Wärmeleistung und Volllaststunden (VLS):

E = P VLS/a

wobei E = Energie (kWh/a); VLS/a = Volllaststunden pro Jahr (h).

Potenzialermittlung mit der Bewirtschaftungsmethode

Mit der sogenannten Bewirtschaftmethode ergibt sich das Potenzial eines Gebietes dadurch, dass man in diesem Gebiet eine Maximalzahl von Dubletten unterbringt und deren Leistungen addiert. Hierzu kann das betrachtete Gebiet in gleichförmige Zellen unterteilt werden (Parketierung). Dies können z.B. Quadrate, Rechtecke oder Hexagone mit einem vorgewählten Flächeninhalt sein. Typisch sind hier Flächen von 5 - 10 km². Von Hamacher et al. wurden z.B. für due Bayrische Molasse Hexagone mit 7,5 km² Fläche gewählt.

Liegen keine besseren Daten vor, kann hier auch mit Annahmen gearbeitet werden, Beispiel: