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Filter/ Filteranlagen

Ein Filter (fachsprachlich Neutrum, gemeinsprachlich Maskulinum) trennt Unerwünschtes von Gewünschtem. Es kann infolge dieser allgemeinen Definition viele unterschiedliche Ausprägungen haben:

Mechanische Filter

Ein mechanisches Filter hält wie ein Sieb, Feststoffe aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom zurück. Die feststofffreie Phase wird bei der Filtration von Flüssigkeiten mit Filtrat und in der Gasfiltration meist mit Reingas bezeichnet. An der Oberfläche des Filters zurückbleibender Feststoff heißt Filterkuchen, die Filtration findet jedoch insbesondere in der Gasphase je nach Aufbau des Filters auch oder ausschließlich in dessen Innerem statt, so dass nicht in jedem Fall ein Filterkuchen entsteht. Die treibende Kraft einer Filtration ist eine Druckdifferenz des Transportmediums vor und nach dem Filter. Das Medium wird entweder durch den Filter gesaugt (Beispiel Zigarettenfilter, Nutsche) oder durch Überdruck durch den Filter gepresst.

Anwendung mechanischer Filter in der Geothermie

Falls aus der Förderbohrung trotz evtl. durchgeführter Reinigungsprozesse (Säuerung, Freispülen etc.) im laufenden Betrieb Schmutzfrachten, Feststofffrachten  an die Oberfläche gefördert werden sollten, wird eine Filteranlage eingebaut. Als Filteranlagen kommen Rückspül-, Korb- und Beutelfilter zum Einsatz. Bei Rückspülfiltern wird das Thermalwasser umgeleitet und zur Spülung der Filter genutzt. Korb- und Beutelfilter befreien das Filtrat von Feststoffen. Die jeweils angewandte Filtertechnik ist immer von der Thermalwasserqualität abhängig und muss für jedes Projekt individuell festgelegt werden. 

Elektronische Filter (Analogfilter)

Auch im Digitalzeitalter sind Analogfilter zum Filtern elekrischer Signale nicht entbehrlich. Ein Beispiel sind Anti-Alias Filter, die vor jeder Digitalisierung eingesetzt werden müssen. Analogfilter sind meist Frequenzfilter, die auf Zeitsignale wirken. Analogfilter sind meist kausale Filter zumindest in real time Versionen.

Digitale Filter

Da heutzutage Daten meist digital vorliegen haben digitale Filter an Bedeutung gewonnen. In der Regel wird ein Filteroperator erstellt, mit dem ein Datensatz (Zeitsignal, Zeitfolge, Zeitreihe, Seismogramm) gefaltet (abgefaltet) wird (Konvolution). Die Filterung kann nicht nur im Zeitbereich (Konvolution) sondern z.B. auch im Frequenzbereich (Multiplikation) erfolgen.

Zu filternde Daten sind nicht notwendigerweise Zeitdaten sondern können auch z.B. räumliche Daten sein, dann werden Perioden zu Wellenlängen und die Frequenzen zu Wellenzahlen. Gerade räumliche Filter sind oft mehrdimensional (2D, 3D). Hier kann es dann auch zu Mischungen von zeitlichen und räumlichen Diemensionen kommen (Beispiel: Frequenz-Wellenzahl - Filter).

Digitale Filter sind oft nicht einfache Frequenzfilter sondern Filteroperatoren können auf unterschiedlichster Grundlage gewonnen werden.

Beispiele

Einige Beispiele sind:

  • Frequenzfilter
  • Wellenzahlfilter
  • Medianfilter
  • Wiener Filter
  • Kalman Filter
  • Vorhersagefehler Filter (prediction error)
  • Dekonvolutionsfilter (deco)

Digitale Filter sind meist nicht kausal, da sie auch auf zukünftige Daten zurückgreifen können, falls der Datensatz komplett vorliegt.

Mehrdimensionale Filter

Filter, die auf Zeitfolgen wirken sind notwenigerweise eindimensional. Räumliche Filter oder raumzeitliche Filter können mehrdimensional sein. In der Welt der Mathematik sind auch n-dimensionale Filter üblich.

Bedeutung elektronischer Filter in der Geothermie

In der Geothermie sind alle oben beschriebenen Arten von elektronischen Filtern von Bedeutung.

Literatur

Mechanische Filter:

Method of filtering a brine. In: Geothermics Nummer 20(3) (1991), S. 180

Lerm, S., Alawi, M., Miethling-Graff, Wolfgramm, M., Rauppach, K., Seibt, A., Würdemann, H: Influence of microbial processes on the operation of a cold store in a shallow aquifer: impact on well injectivity and filter lifetime. In: Grundwasser Nummer 16,2 (2011), S. 93-104 

Gec-co global engineering & consulting: Vorbereitung und Begleitung bei der Erstellung eines Erfahrungsberichts gemäß § 97 Erneuerbare-Energien-Gesetz, Teilvorhaben II b): Geothermie, Zwischenbericht, 2018

Elektonische Filter:

Abdelfettah, Y.; Schill, E.; Kuhn, P.: Characterization of geothermally relevant structures at the top of crystalline basement in Switzerland by filters and gravity forward modelling. In: Geophysical Journal International Nummer 7(1) (2014), S. 226–241 

Kumar, R. and U. C. Das: Transformation of Schlumberger Apparent Resistivity to Dipole Apparent Resistivity over Layered Earth by the Application of Digital Linear Filters. In: Geophysical Prospecting Nummer 26/ 2, doi:10.1111/j.1365-2478.1978.tb01598.x (1978), S. 352-358 

Li, Z., Z. Peng, X. Meng, A. Inbal, Y. Xie, D. Hollis, J.-P. Ampuero,: Matched filter detection of microseismicity in long beach with a 5200-station dense array. In: SEG Technical Program Expanded Abstracts 2015, R. V. Schneider, Ed. (Society of Exploration Geophysicists (2015), S. 2615-2619 

Sahai Surinder and Soofi Khalid: Use of Simple 2-D filters to Reduce Footprint Noise in Seismic Data. GEOHORIZONS, 2006 

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Filter (Fluidtechnik)

zuletzt bearbeitet Februar 2020