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Destress - Forschungsvorhaben

Projektlogo

EGS Systeme beinhalten das größte noch ungenutzte geothermische Potenzial. Sie können nur erschlossen werden durch eine Verbesserung der natürlichen Wasserwegsamkeit. Dementsprechend ist es das vorrangige Ziel des Projektes DESTRESS, Stimulationsmethoden zu optimieren und so Nebeneffekte wie seismische Ereignisse oder Grundwasserbeeinflussung zu vermeiden.

DESTRESS arbeitet auf ausgesuchten Testgebieten und berücksichtigt die dortigen geologischen Gegebenheiten.

Hauptziele sind:

  • Anwendung an für Europa aus geologicher Sicht relevanten Teststandorten
  • Minimierung der Umwelteinflüsse
  • Dissemination und Verallgemeinerung der Ergebnisse
  • Erarbeitung von Standards

Das Projekt baut auf früheren Ergebnissen auf, auch solchen aus dem Öl/Gas-Sektor. Ziel ist eine schonende (soft) Behandlung auch unter Berücksichtigung bekannter Gestein-Fluid Interaktionen.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber

EU, Horizon 2020

Akronym

DESTRESS

Titel/ Thema

Demonstration of soft stimulation treatments of geothermal reservoirs

Identifikation/ Zuwendungsnummer

691728

Durchführungszeitraum

2016 - 2020

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

24.713.964 EURO

Sonstiges

 

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

DESTRESS zielt darauf ab, EGS-Reservoire (Enhanced Geothermal Systems) mit ausreichender Permeabilität, Bruchorientierung und ausreichendem Abstand für die wirtschaftliche Nutzung der unterirdischen Wärme zu schaffen. Die Konzepte basieren auf Erfahrungen in früheren Projekten, auf wissenschaftlichen Fortschritten und Entwicklungen in anderen Bereichen, hauptsächlich im Öl- und Gassektor. Kürzlich entwickelte Stimulationsmethoden werden an die geothermischen Bedürfnisse angepasst, auf neue geothermische Standorte angewendet und auf die Markteinführung vorbereitet. Das Verständnis der Risiken in jedem Bereich (ob technologisch, in Geschäftsprozessen, für bestimmte Geschäftsfälle oder auf andere Weise), der Risikoverantwortung und der möglichen Risikominderung wird Gegenstand spezifischer Arbeitspakete sein.

Das DESTRESS-Konzept berücksichtigt die gemeinsamen und spezifischen Probleme verschiedener Standorte, die für große Teile Europas repräsentativ sind, und bietet einen allgemein anwendbaren Workflow für Maßnahmen zur Produktivitätssteigerung. Das Hauptaugenmerk wird auf Stimulationsbehandlungen mit minimierter Umweltgefährdung („sanfte Stimulation“) liegen, um das Reservoir in verschiedenen geologischen Umgebungen zu verbessern, die Granite, Sandsteine ​​und andere Gesteinsarten abdecken. Die Geschäftsfälle werden mit Kosten- und Nutzenschätzungen auf der Grundlage der nachgewiesenen Änderungen der Systemleistung dargestellt, und der ökologische Fußabdruck der Behandlungen und des Betriebs des Standorts wird kontrolliert. Insbesondere wird die öffentliche Debatte im Zusammenhang mit „Fracking“ angegangen, indem spezifische Konzepte zur Abschwächung schädlicher seismischer Effekte angewendet werden, während ein produktives Reservoir errichtet und ein langfristig nachhaltiges System betrieben wird.

Die industrielle Beteiligung ist bei DESTRESS besonders ausgeprägt, einschließlich großer Energieversorger sowie KMU bei der Entwicklung ihrer Standorte. Die Zusammensetzung des Konsortiums, an dem große Wissensinstitute sowie die Schlüsselindustrie beteiligt sind, wird die Steigerung der technologischen Leistung von EGS sowie eine beschleunigte Markteinführungszeit gewährleisten.

Arbeitspakete

  • AP1 Management
  • AP3 Risikomanagement für Tiefengeothermie
  • AP4 Demonstration hydraulischer, thermischer, chemischer Behandlung von Sandsteinen, Karbonaten und Graniten
  • AP5 Demonstration der hydraulischen multi-stage Behandlung von Graniten und dichten Sandsteinen
  • AP6 Intelligente Werkzeuge zur Überwachung  der Stimulations-maßnahmen und der Umwelt
  • AP7 Dissemination und Kommunikation 

Testgebiete

Kooperationspartner

  • HELMHOLTZ ZENTRUM POTSDAM DEUTSCHESGEOFORSCHUNGSZENTRUM GFZ
  • ENBW ENERGIE BADEN-WURTTEMBERG AG
  • ES-GEOTHERMIE
  • UNIVERSITY OF GLASGOW
  • Geo-Energie Suisse AG, Sweiz
  • TNO, Niederlande
  • Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), Sweiz
  • Geothermie Neubrandenburg GmbH (GTN), Deutschland
  • Geoterma UAB, Lithauen
  • Université de Strasbourg, Frankreich
  • Delft University of Technology (TU Delft), Niederlande
  • NexGeo Incorporated, Korea
  • Seoul National University (SNU), Korea
  • Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT), Korea
  • UNIVERSITEIT UTRECHT
  • ECW Geomanagement BV (ECW), Niederlande
  • Trias Westland B.V., Niederlande

Cordis: Ergebnisse in Kürze

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.

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.“

Weblinks

zuletzt bearbeitet März 2020