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Rittershoffen - Geothermieanlage

Das französiche Geothermieheizkraftwerk Rittershoffen ist eine hydrothermale Dublette im Oberrheingraben mit Förderung aus dem Buntsandstein und dem liegenden alterierten, bis stark geklüfteten Granit und Anschluss an eine Störungszone. Die geothermische Anlage stellt somit eine Besonderheit dar, da sie zum einen zwei miteinander verbundene thermale Grundwasserleiter und zum anderen eine gut durchlässige Störungszone nutzt.

Steckbrief

Name der Anlage

Rittershoffen

Standort

Rittershoffen, Elsass, Frankreich

Eigentümer/ Betreiber

EDF

Nutzungsart

xxx

Jahr der Inbetriebnahme

2016

Leistung thermisch [MWth]

24

Leistung elektrisch [MWel]

2,5

Bohrungen [m]

Tiefen: 2708 und 2580m

Thermalwassertemperaturen [⁰C]

177

Förderraten [kg/s]

70-75

Sonstiges

 

Beschreibung der Anlage, Geologische Situation, Fluide und Geochemie

Die Bohrarbeiten der ersten Bohrung wurden 2012 ausgeführt. Die Anlage befindet sich NE-lich von Hagenau und westlich von Rastatt im Elsass, Frankreich. Die Produktionsbohrung (GRT-2) wurde als Schrägbohrung ausgeführt und endet in 2708 m (Länge: 3196 m), die vertikale Injektionsbohrung (GRT-1) in 2580 m Tiefe (Länge: 2580 m). Beide Bohrungen wurden in dieselbe Störungszone, die  Ritterhoffener Störungszone (Streichen: N-S, Fallen: 45° W), im Granit abgeteuft. In beiden Bohrungen wurde das Open-Hole mit φ = 81/2 ′′ gebohrt, mit Längen von 658 m (GRT-1) und 1076 m (GRT-2).

Die Temperatur des Thermalwassers an der Basis der Bohrung GRT-2 beträgt 177 °C (GRT-1: 163 °C). Das Thermalwasser hat einen Gesamtlösungsinhalt von etwa 100 g/kg, gehört dem Na-Ca–Cl-Typ an und ist gasreich (Gas-Wasserverhältnis ~ 1) mit vorwiegend CO2.

An beiden Bohrungen musste das ‚Reservoir entwickelt‘ werden, d. h. es waren chemische und hydraulische Stimulationen in den Tiefbohrungen erforderlich. Die Reservoirentwicklung erfolgte umsichtig und vorsichtig. Spürbare Seismizität war in jedem Fall zu vermeiden, daher durfte die seismische Magnitude von ML = 1,7 nicht erreicht werden. Ein umfangreiches Messnetz zum Monitoring seismischer Ereignisse, um rechtzeitig Einfluss auf die Stimulationsmaßnahmen ausüben zu können, zur Lokalisierung der seismischen Ereignisse im Untergrund sowie zur Beweissicherung wurde installiert.

Stimulationsmaßnahmen

Am Beispiel der Bohrung GRT-1 wird das Vorgehen bei der Stimulation im Folgenden kurz dargestellt. Die chemische Stimulation erfolgte abschnittsweise unter Einsatz von Packern. Die anschließende hydraulische Stimulation wurde stufenförmig mit insgesamt 8 Injektionsstufen bis zu einer maximalen Injektionsrate von 80 l/s durchgeführt. Während der Druckabbauphase wurde die Injektionsrate ebenfalls stufenförmig reduziert, es erfolgte somit kein klassischer Shut-In, um unerwünschte Nachbeben zu vermeinen. Zwar wurde in der Druckabbauphase trotzdem eine erhöhte Magnitude gemessen, jedoch verblieben sämtliche seismischen Ereignisse unter dem vorgegebenen Wert von ML = 1,7. Durch die Stimulationsarbeiten hat sich der Produktivitätsindex (PI) der Bohrung GRT-1 um den Faktor 5 erhöht  und erreichte PI = 2,5 l/s/bar für den Sollwert von Q = 70 l/s. Die hydraulischen Untersuchungen haben auch gezeigt, dass die Stimulations-Maßnahmen zu einer Vergrößerung der Kluftöffnungsweite in Bohrlochnähe führten und nicht zu neuer Rissbildung.

Nach den Stimulationsarbeiten in den beiden Tiefbohrungen, wobei Bohrung GRT-2 einen höheren Produktivitätsindex aufweist als GRT-1, wurde ein drei-wöchiger Zirkulationstest mit der Rate von 28 l/s  durchgeführt sowie zwei Tracertests. Der Tracerdurchbruch erfolgte bereits nach 14 Tagen und belegt, dass die beiden Bohrungen miteinander hydraulisch in Verbindung stehen.

Das Geothermie-Werk wurde Mitte 2016 mit einer thermischen Leistung von 24 MWth in Betrieb genommen. Das hochmineralisierte Thermalwasser kommt aus der Bohrung GRT-2 mittels Gestängepumpe mit einer Rate von 70–75 kg/s und Temperaturen von 170 °C bei 25 bar an die Erdoberfläche, durchströmt 12 hintereinandergeschaltete Plattenwärmetauscher und wird sodann wieder vollständig mit einer Temperatur von 80 °C über die Bohrung GRT-1 (ohne Pumpe) in den Untergrund verbracht.

Zur Minimierung von Ausfällungen und der Bildung von Strontium-reichen Baryt- und Galenit-Scales ((Ba,Sr)SO4, PbS) bevorzugt in den Wärmetauschern wird ein Inhibitor eingesetzt, der den gesamten Anlagenteil durchläuft. Die Geothermieanlage Rittershoffen versorgt die 15 km entfernte Stärkefabrik „Roquette“ in Beinheim/Elsass mit Prozess-Wärme zur Dampferzeugung und Trocknung.

Literatur

Stober, Ingrid; Kurt Bucher (2020): Geothermie, Springer Spektrum, 3. Auflage. ISBN 978-3-662-60939-2 ISBN 978-3-662-60940-8 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-662-60940-8.

zuletzt bearbeitet September 2020