In der Tiefengeothermie ist es üblich den Kreislauf:
Reservoir- Förderbohrung - Wärmeübertrager - Injektionsbohrung - Reservoir
als Thermalwasser Kreislauf zu bezeichnen.
Der Kreislauf wird im Wesentlichen durch eine Unterwasserpumpe angetrieben. Gelegentlich sind zusätzliche Injektionspumpen nötig. Der Thermalwasser Kreislauf ist als Primärkreislauf von anderen anlageinternen Sekundärkreisläufen (z.B. ORC) durch Wärmeübertrager getrennt.
Der Thermalwasser Kreislauf ist ein zwar im Reservoir offener, übertägig aber geschlossener Kreislauf. Dies bedeutet auch, dass keine Bestandteile des Formationswassers (Methan, CO2, Feststoffe) in die Umwelt entlassen werden, es sei denn, sie wurden dem Kreislauf durch z.B. Filter entnommen. Dann sind sie vorschriftsmäßig zu entsorgen.
Grundsätzlich wird in der Geothermie dem Thermalwasserkreislauf nur die Wärmeenergie als bergfreier Rohstoff entzogen. Die Reinjektion in den Entnahmehorizont bedingt nicht nur eine Nachhaltigkeit des Reservoirs (recharge, refill, Reservoirmanagement, Reservoir Bewirtschaftung) sondern auch eine unveränderte Rückführung der Formationswässer in deren natürliche Umgebung.
Wie kann man sich den Thermalwasserkreislauf einer hydrothermalen Geothermieanlage vorstellen? Kann er überhaupt übertägig geschlossen gehalten werden?
Der Thermalwasserkreislauf einer Geothermieanlage ist im Betrieb übertage vollständig geschlossen. Es gibt also keine Emissionen von flüssigen oder gasförmigen Stoffen aus dem Untergrund. Bei Revisionsarbeiten können Tiefenwässer zeitweise in obertägigen Becken (ohne Abfluss) gelagert werden. Potentielle Emissionen werden überwacht.
Bei luft- oder wassergekühlten Anlagen zur Stromerzeugung wird nicht das geförderte Thermalwasser verdampft, sondern es wird Leitungswasser verdampft. Geothermische Anlagen ausschließlich zur Wärmeversorgung benötigen im Betrieb keine Kühlanlagen.
Wie kann man nachweisen, dass das abgekühlte Wasser nach der Wasser-Rückführung vollständig und zeitnah in den Entnahmehorizont zurückfließt?
Da keine Wasserspeicher im geschlossenen Kreislauf eingesetzt werden, wird dieselbe Menge, die gefördert wird, automatisch unmittelbar auch wieder in den Untergrund, normalerweise in dieselbe Gesteinsschicht, verbracht.
Ziele eines Anlagenbetreibers sind ein effizienter und nachhaltiger Betrieb der Geothermieanlage. Daher sollte mit möglichst geringem Druck das Wasser wieder in den Untergrund verbracht werden (Injektionsbohrung). Entscheidend für den Anlagenbetreiber sind die untertägige hydraulische Durchlässigkeit sowie die Güte der Verbindung der beiden Bohrungen miteinander.
Im Vorfeld des Baus der Geothermiebohrungen werden Berechnungen (numerische Modellberechnungen) durchgeführt, die Aufschluss über einen optimalen Abstand der beiden Bohrungen im Aquifer liefern. Um die Anlagen sicher zu betreiben, werden Druck, Temperatur und weitere Parameter beim Probe- und Dauerbetrieb gemessen (Monitoring) und mit den zugelassenen Betriebsbedingungen verglichen. Bei Abweichungen wird die Förderrate entsprechend geändert. Zur Effizienzsteigerung kann z.B. eine weitere Bohrung oder ein sogenannter Sidetrack (eine seitliche Ablenkung aus einer bereits existierenden Bohrung) abgeteuft werden.
Der vollständige und zeitnahe Rückfluss liegt auch im Interesse des Anlagenbetreibers, da aufgrund der meist hohen Mineralisation mit zunehmender Verweildauer des Thermalwassers im Thermalwasserkreislauf die Wahrscheinlichkeit von ungewollten Mineralausfällungen ansteigt. Diese würden kostenintensive Wartungsarbeiten verursachen.
zuletzt bearbeitet März 2022, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de
