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Scales, Scaling

Scales in einer von Thermalwasser durchströmten Rohrleitung. Quelle: Pluymakers.

Unter Scaling versteht man Mineralanlagerungen in Rohrleitungen oder an anderen Bauteilen einer Geothermieanlage (z. B. Tauchpumpen). Die Ablagerungen werden dann Scales genannte. Sie sind in erster Linie vom Chemismus des Thermalwassers abhängig. Gelegentlich wird auch der Begriff 'Fouling' verwendet, was dann aber auch biologische Beläge einschließt.

In jedem Geothermie-Projekt müssen die Thermalwassereigenschaften spezifisch ausgewertet werden. Auch Projekte, die in unmittelbarer Nähe zueinander liegen, können unterschiedliche Eigenschaften des Thermalwassers aufweisen.

Die meisten Geothermie-Projekte sind von Scaling betroffen, wobei die Stellen an denen Ablagerungen auftreten sehr unterschiedlich sein können. Problematische Stellen im System können sein: die Förderpumpe, das Steigrohr der Pumpe, vor oder hinter Filtern, an Bögen und Abzweigungen, bei Querschnittsänderungen, nach Regelventilen, in den Wärmetauschern usw. Auch durch sogenanntes Coating, was eine Beschichtung der thermalwasserberührten Bauteile mit speziellen Materialen bedeutet, tritt der Scaling-Effekt zwar oft später auf aber ganz vermieden wird er nicht.

Der Einsatz von Inhibitoren zur Vermeidung von Scaling wird derzeit erprobt. Das Auftreten von Scaling ist bis jetzt ein noch relativ unverstandenes Thema und ist je nach Thermalwasser einzigartig und komplex. Zu dem Thema wurden und werden diverse F&E-Projekte bearbeitet.

Entstehung

Die Entstehung von Scales (oder Scalings) wird durch folgende Parameter beeinflusst:

  • Chemismus des Thermalwassers
  • Temperatur und Temperaturänderungen
  • Druck und Druckänderungen
  • Strömungen des Fluids, Strömungsgradienten
  • Werkstoffe und Beschichtungen

Scalings können gering radioaktiv sein, so dass mit ihnen entsprechend umgegangen werden muss.

Gegen Scaling kann durch Beeinflussung obiger Parameter vorgegangen werden. Darüberhinaus können Scalinginhibitoren verwendet werden.

Im Zuge der Reinjektion von Fluiden bei der tiefen geothermischen Energiegewinnung kann es infolge veränderter Temperatur- und Druckbedingungen zur Übersättigung und damit zur Fällung von Mineralphasen kommen, wodurch Wegsamkeiten im Reservoir allmählich verschlossen werden. Dieser Effekt wird als Reservoirscaling bezeichnet und limitiert nachhaltig die Nutzung geothermischer Ressourcen.

Nachgebildet und prognostiziert werden derartige Scalingprozesse häufig mittels hydrogeochemischer Modellierungsprogramme, die vor allem auf der Temperatur- und Druckabhängigkeit von Lösungs- und Reaktionsgleichgewichten im Reservoir basieren.

Literatur

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

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und Konferenzdatenbank.

zuletzt bearbeitet Spetember 2020