Das GEMex-Projekt ist eine Ergänzung eines europäischen Konsortiums mit einem entsprechenden Konsortium aus Mexiko, das einen gleichwertigen Vorschlag für eine Zusammenarbeit vorgelegt hat. Die gemeinsame Anstrengung basiert auf drei Säulen:

1. Ressourcenbewertung an zwei unkonventionellen geothermischen Standorten, für die EGS-Entwicklung bei Acoculco und für eine superheiße Ressource in der Nähe von Los Humeros. Dieser Teil konzentriert sich auf das Verständnis der tektonischen Entwicklung, der Bruchverteilung und der Hydrogeologie der jeweiligen Region sowie auf die Vorhersage von In-situ-Spannungen und Temperaturen in der Tiefe.
2. Reservoircharakterisierung unter Verwendung von Techniken und Ansätzen, die an konventionellen geothermischen Standorten entwickelt wurden, einschließlich neuartiger geophysikalischer und geologischer Methoden, die für ihre Anwendung an den beiden Projektstandorten getestet und verfeinert werden sollen: Passive seismische Daten werden verwendet, um Bodenunruhe-Korrelationsmethoden anzuwenden und zu untersuchen Anisotropie durch Kopplung von Oberflächen- und Raumwellen; Neu gesammelte elektromagnetische Daten werden zur gemeinsamen Inversion mit den seismischen Daten verwendet. Zur Interpretation dieser Daten werden Hochdruck- / Hochtemperatur-Laborexperimente durchgeführt, um die Parameter abzuleiten, die an Gesteinsproben aus Mexiko oder gleichwertigen Materialien bestimmt wurden.
3. Konzepte für die Standortentwicklung: Alle vorhandenen und neu gesammelten Informationen werden verwendet, um Bohrpfade zu definieren, ein Design für die Fertigstellung des Bohrlochs einschließlich einer geeigneten Materialauswahl zu empfehlen und optimale Stimulations- und Betriebsverfahren für eine sichere und wirtschaftliche Nutzung unter Kontrolle unerwünschter Ereignisse zu untersuchen. Diese Schritte umfassen geeignete Maßnahmen und Empfehlungen für die Akzeptanz und Öffentlichkeitsarbeit sowie für die Überwachung und Kontrolle der Umweltauswirkungen.

Das Konsortium wurde aus dem gemeinsamen EERA-Programm für Geothermie in regelmäßiger und langjähriger Kommunikation mit den Partnern aus Mexiko gebildet. Auf diese Weise wird ein enges Zusammenspiel der beiden Konsortien gewährleistet und über die Projektdauer hinaus fortgesetzt.

Steckbief

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

• Beschleunigung der Geothermieentwicklung in Mexiko und darüber hinaus
• Reduzierung des Bohrrisikos und Stärkung geologischer Kenntnisse der Lagerstätte
• Verbesserung geophysikalischer Abbilder zur Erschließung tieferer Lagerstättenteile mit Hilfe neuer Abbildungsverfahren
• Verbesserung von Vorhersagemethoden zur Charakterisierung der Reservoire und dern numerischer Simulation
• Erarbeitung konzeptioneller Modelle für eine nachhaltige Lagerstättennutzung.

Arbeitspakete

• AP1 Regionale Lagerstättenmodelle
• AP2 Tektonisch kontrolliertes Fluid-Fließen
• AP3 Erkundung tiefer Strukturen
• AP4 Reservoircharakterisierung und konzeptionelle Modelle
• AP5 Enhanced geothermal systems (EGS)
• AP6 Super hot geothermal systems (SHGS)

Untersuchungsgebiete

Acoculco

Das Testgebiet Acoculco ist vorrangig für die Entwicklung von EGS gedacht. Es ist schon gut durch Bohrungen der CFE (Comisión Federal de Electricidad) erschlossen. Diese zeigen in Tiefen bis zu 2.000 m wenig Schüttung und Temperaturen um 300 °C. Die kleine Schüttung ist eher überraschend, denn das Testgebiet liegt in einem niederschlagsreichen Gebiet. Gerade dies macht dieses Testgebiet interessant für hydraulische Stimulation und die Weiterentwicklung der EGS Technologie.

Los Humeros

Diese geothermische System wird gegenwärtig schon genutzt, jedoch ist der noch ungenutzte Nordteil dieses Vorkommens wesentlich heißer als der bisher genutzte Teil (>380 °C). Eine Herausforderung ist hier neben der hohen Temperaturen auch die Chemie der Fluide. Geologische und geophysikalische Daten liegen nur eingeschränkt vor. Hier liegt die Herausforderung darin, dieses Gebiet zu einem wirtschaftlichen SHGS-System zu entwickeln.

Kooperationspartner

EU Partner

• HELMHOLTZ ZENTRUM POTSDAM DEUTSCHES GEOFORSCHUNGSZENTRUM - (GFZ), Deutschland
• ISLENSKAR ORKURANNSOKNIR - (ISOR), Island
• NEDERLANDSE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK - (TNO), Niederlande
• UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO - (UNIBA), Italien
• UNIVERSITEIT UTRECHT - (UU), Niederlande
• RHEINISCH-WESTFAELISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE AACHEN - (RWTH), Deutschland
• NATIONAL RESEARCH COUNCIL OF ITALY - (CNR), Italien
• TECHNISCHE UNIVERSITAT DARMSTADT - (TUDA), Deutschland
• BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES - (BRGM), Frankreich
• INSTITUTT FOR ENERGITEKNIKK - (IFE), Norwegen
• CENTRE FOR RENEWABLE ENERGY SOURCESAND SAVING FONDATION - (CRES), Griechenland
• ISTITUTO NAZIONALE DI OCEANOGRAFIA E DI GEOFISICA SPERIMENTALE - (OGS), Italien
• UNI RESEARCH AS - (CIPR), Norwegen
• UNIVERSITA DEGLI STUDI ROMA TRE - (UROMA3), Italien
• AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE - (ENEA), Italien
• SCUOLA SUPERIORE DI STUDI UNIVERSITARI E DI PERFEZIONAMENTO SANT'ANNA - (SSSA), Italien
• KARLSRUHER INSTITUT FUER TECHNOLOGIE - (KIT), Deutschland
• British Geological Survey - (NERC), Groß Brittanien
• HOCHSCHULE BOCHUM - (HBO), Deutschland
• UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO - (UNITO), Italien
• PANSTWOWY INSTYTUT GEOLOGICZNY - PANSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY - (PIG), Polen
• EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL, EGEC AISBL - (EGEC), Belgien
• HELMHOLTZ-ZENTRUM FUER UMWELTFORSCHUNG GMBH - (UFZ), Deutschland
• IGA Service GmbH, Deutschland

Mexikanische Partner

• Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo - (UMSNH)
• CFE
• UNAM: Instituto de Geofisica
• Escuela Nacional de Estudios Superiores
• Centro de Geociencias, Campus Juriquilla
• Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias - (INEEL)
• Centro de Investigación Científica y de Estudios Superiores de Ensenada - (C.I.C.E.S.E.)
• Geología, Minería y Consultoría, SA de CV - (Geominco)
• JL Energía, S de RL de CV

Cordis: Ergebnis in Kürze

Europäisch-mexikanische Kooperation erforscht unkonventionelle geothermische Systeme

Um das volle Potenzial der kohlenstoffarmen geothermischen Energie nutzbar zu machen, hat GEMex (in Zusammenarbeit mit einem mexikanischen Forschungsteam) zwei Lagerstätten in der Sierra Volcánica Transversal begutachtet, charakterisiert und entsprechende Möglichkeiten zur Gewinnung vorgeschlagen.

Obwohl Geothermie als lokale Energiequelle rund um die Uhr verfügbar ist, wird sie noch kaum genutzt. Dabei könnte sie in ganz Europa für Heizung und Kühlung eingesetzt werden sowie in Regionen mit höheren geothermischen Temperaturen, wie Deutschland, Frankreich, Griechenland, Kroatien, Island, Italien, Rumänien, Serbien oder Ungarn, auch zur Stromerzeugung. Das EU-finanzierte Projekt GEMex entstand als europäisches Konsortium unter der Schirmherrschaft des gemeinsamen Programms für Geothermie des europäischen Energieforschungsbündnisses (EERA) und arbeitet mit einem mexikanischen Konsortium zusammen. An den zwei geothermischen Projektstandorten Acoculco und Los Humeros in Mexiko wurden die Ressourcen begutachtet, die Reservoirs charakterisiert und Konzepte für die zukünftige Fortentwicklung der Stätten erarbeitet.

Unkonventionelle geothermische Reservoirs

Zwar wird geothermische Energie sowohl in Europa als auch in Mexiko bereits seit einiger Zeit genutzt, doch die Konsortiumsmitglieder beider Regionen interessierten sich für unkonventionelle geothermische Systeme: verbesserte geothermische Systeme (EGS) und extrem heiße geothermische Systeme (SHGS). Verbesserte geothermische Systeme sind geothermische Reservoirs mit vielversprechend hohen Temperaturen, aber ohne die nötige Ausgangsdurchlässigkeit des Gesteins und ohne genügend Flüssigkeit (Fluid) im Gestein, um ausreichend Wärme an die Oberfläche zu transportieren. Extrem heiße geothermische Systeme sind geothermische Reservoirs mit sehr hohen Fluidtemperaturen (manchmal über 350 °C), die wesentlich höher sind als in allen bisher nutzbaren Stätten. Solch hohe Temperaturen würden pro Bohrung mehr Energie liefern als geothermische Standardanlagen. Für die geothermische Stromerzeugung wären sie also ideal, doch die rauen Bedingungen unter der Oberfläche sind bei Bohrung und Schachtausbau ein Härtetest für Methoden und Material. Die Stätte in Acoculco ist extrem heiß (300 °C in 2 km Tiefe), doch zwei große Bohrungen trafen kaum Fluide an, sodass ein verbessertes geothermisches System angemessen schien. In Mexiko gab es das bis zu diesem Zeitpunkt noch nie. Los Humeros ist bereits als geothermisches System in Betrieb, nur ein extrem heißer Abschnitt des geothermischen Feldes, in dem Temperaturen über 400 °C herrschen, bleibt weiterhin ungenutzt. Mit Hilfe geologischer, geochemischer, geophysikalischer, vulkanologischer und hydrologischer Tests (unter anderem mit passiv seismischen Messungen, Magnetotellurik, Gravimetrie und Bodenluft) charakterisierten die Forschenden von GEMex die Reservoirs in der Tiefe und bestimmten in Labortests die Eigenschaften von Gestein und Fluiden sowie deren Reaktionen auf Temperatur- und Druckschwankungen. Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten wurden mit aktualisierten Regional- und Reservoirmodellen kombiniert, um eine Grundlage für weitere Entwicklungen und Nutzungen zu schaffen. Ein Konzept für verbesserte geothermische Systeme in Acoculco baut auf dem bestehenden Bruchnetzwerk und geologischen Informationen auf, bezieht aber auch die physikalischen Eigenschaften des Tiefengesteins ein, um so hydraulische Frackingmaßnahmen für beide oder eine der Tiefbohrstellen vorlegen zu können. Im Konzept für Los Humeros sind Bohrstellen für den Zugang zu tiefen, extrem heißen Fluiden vorgesehen sowie operationelle Bohranordnungen für einen sicheren und erfolgreichen Betrieb (einschließlich der passenden Materialien). „Bei Acoculco haben wir eine Bruchzone gefunden, die sich über hydraulische Stimulation mit dem Bohrloch verbinden ließe, um das Reservoir durchlässiger zu machen und eine natürliche Wasserspeicherzone zu schaffen“, erklärt Projektkoordinator David Bruhn. „Bei Los Humeros zeigten unsere Explorationen ein Reservoir, das noch tiefer liegt als das, was bereits genutzt wird – es wurde bisher noch gar nicht untersucht.“

Nachhaltige Fortentwicklung der Stätten

GEMex unterstützt gemäß dem Europäischen Strategieplan für Energietechnologie die Entwicklung und Nutzung kohlenstoffarmer Technologien. Um die europäische Forschung voranzubringen, hat das Projekt sowohl eine frei zugängliche Datenbank für Austausch und Veröffentlichung von Projektdaten entwickelt als auch eine virtuelle Forschungsumgebung für den internen Wissensaustausch. „Dank der Konzepte aus GEMex sollte sich die Geothermie in Mexiko und Europa schneller entwickeln und dank der Prognosemodelle sollte das Risiko fehlgeleiteter Investitionen sinken“, so Bruhn. „Gerade diskutieren wir potenzielle Nachfolgeprojekte, die sich mit neuen Bohrungen an der extrem heißen Zone in Los Humeros befassen oder vielleicht eine durchlässige Zone in Acoculco anbinden könnten. Als Wissenschaftler würde ich ein mexikanisches Tiefenbohrungsprojekt begrüßen und voll unterstützen.“

Literatur

http://www.gemex-h2020.eu/index.php?option=com_content&view=article&id=20&Itemid=134&lang=en

Weblink

http://www.gemex-h2020.eu/index.php?option=com_content&view=featured&Itemid=101&lang=en

https://cordis.europa.eu/project/id/727550

zuletzt bearbeitet März 2020, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de