GeoPower – Geothermische Potentiale im Norden...Niels Balling, Sven Fuchs (Aarhus Universitet)...

GeoPower – Geothermische Potentiale im Norden

Fabian Hese, Reinhard Kirsch, Petra Offermann, Claudia Thomsen (LLUR)

Lars Ole Boldreel, Morten Hjuler, Lars Kristensen, Carsten Møller Nielsen Lars Henrik Nielsen, Niels Erik Poulsen (GEUS)

Niels Balling, Sven Fuchs (Aarhus Universitet)

Wolfgang Rabbel (CAU)

Hermann Buness (LIAG)

Zielsetzung

Der Weg zum Geologischen Modell

Temperaturmodell

Das Produkt

Schleswig-Holstein. Der echte Norden.

LLUR/Geologischer Dienst

Geothermiekongress 2015 Essen

Zielsetzung

GEOPOWER – verbesserte geologische Datenbasis zur Nutzung von Erdwärme und zur Speicherung von überschüssiger regenerativer Energie im Untergrund in der Region Südjütland und Schleswig

ein INTERREG 4A Projekt Syddanmark/Schleswig




Zielsetzung

Projektpartner:

GEUS – Geologischer Dienst für Dänemark und Grönland (Kopenhagen)

LLUR – Geologischer Landesdienst Schleswig-Holstein (Flintbek)

AU – Institut for Geosciences (Aarhus)

CAU – Institut für Geowissenschaften/Geophysik (Kiel)

in Zusammenarbeit mit:

LIAG – Leibniz Institut für angewandte Geophysik (Hannover)



Kiel

EckernfördeHusum

Schleswig

Flensburg

Sønderborg

Tønder

Aabenraa

Haderslev

130 km

11

5 k

m

(Bing Maps)

Projektgebiet

südliches Jütland – Landesteil Schleswig

Zielsetzung



Kiel

EckernfördeHusum

Schleswig

Flensburg

Sønderborg

Tønder

Aabenraa

Haderslev

130 km

11

5 k

m

Die Untergrundsituation in dieser Region ist kompliziert, z.B. durch das Vorkommen von Salzstrukturen, so dass hydrothermale Reservoirhorizonte lokal stark unterschiedliche Tiefenlagen aufweisen oder auch gar nicht vorkommen.

Zielsetzung

Thomsen 2010



Kiel

EckernfördeHusum

Schleswig

Flensburg

Sønderborg

Tønder

Aabenraa

Haderslev

130 km

11

5 k

m

Zielsetzung

Daher als Projektziel:

Es soll der erste Planungsschritt für hydrothermale Anlagen erleichtert werden.

Für Planer von Geothermieprojekten soll erkennbar werden, ob sich eine vorgesehene Lokation tatsächlich für eine hydrothermale Nutzung eignet.



Kiel

EckernfördeHusum

Schleswig

Flensburg

Sønderborg

Tønder

Aabenraa

Haderslev

130 km

11

5 k

m

Zielsetzung

Der Weg dahin:

• Erstellung eines geologischen Modells der Region

• Erstellung eines Temperaturmodells der Region

• Ableitung von Planungsgrundlagen

Zielsetzung


Temperaturmodell

Das Produkt




Zur Geologie des Projektgebietes:

nördlicher Bereich des südlichen Permbeckens, wird nach Norden durch das Ringkøbing-Fyn Hoch begrenzt

der Weg zum Geologischen Modell




Zur Geologie des Projektgebietes:

Südjütland: i.A. ruhige Lagerungsverhältnisse

Westschleswig-Block: nur Salzkissen, i.A. ruhige Lagerungsverhältnisse

Glückstadt-Graben: dominiert von Salzmauern, gestörte Lagerungsverhältnisse






Günstige Datenlage

Intensive Prospektion auf Kohlenwasserstoffe in der Region seit über 100 Jahren → seismische Profile und Bohrungen vorhanden.

Allerdings: seismische Stapelsektionen erst seit Mitte der 60er Jahre, davor Einzelschüsse mit 1D Aussage.Und: neuere Bohrungen mit vollständiger Bohrlochvermessung nur im dänischen Teil des Projektgebietes, in SH meist nur Gamma- und SP-Logs




ergänzende seismische Messungen der Universität Kiel zur Schließung von Datenlücken im Raum Flensburg

Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Hannover LIAG




��

��

��

��

��

Reflexionsseismik, Stapelsektion

und hier das interpretierte Ergebnis……




Basis Buntsandstein

Die meisten Bohrungen und seismischen Profile in SH wurdenbereits in den GeotektonischenAtlas von NW-Deutschland einbezogen.

(Baldschuhn et al. 2001, BGR)• 14 Tiefenlinienpläne

lithostratigraphischer Horizonte (Miozän – Zechstein)

• Verbreitungsgrenzen und Störungsspuren

daraus abgeleitet:

3D Basismodel SH(Hese 2012, LLUR SH 2012)

Basis Buntsandstein + Salzdiapire




Basis Tertiär

Basis O. Kreide

Basis U. Kreide

Basis O. Jura (nur SH)

Basis M. Jura | Haldager Sand Fm. (nur SH)

Basis U. Jura | Fjerritslev Fm.

Basis O. Keuper | Gassum Fm.

Basis Keuper | Oddesund Fm.

Basis O. Buntsandstein | Ørslev Fm.

Basis M. Buntsandstein | Bunter Sandstone Fm.

Basis U. Buntsandstein| Bunter Shale Fm.

Basis Zechstein


im Geologischen Modell werden 12 Schichtgrenzen abgebildet:




in der Region gibt es 3 relevante hydrothermale Reservoirkomplexe:

Dogger: nur in SH in den Randsenken der Salzstrukturen verbreitet

mittlerer Buntsandstein

Rhät/Gassum




Arbeitsablauf

dänischer Teil des Projektgebietes:Interpretation aller relevanten seismischen Profile durch GEUS, picken der im Modell abzubildenden Horizonte nach Abgleich mit Bohrungen.






Beispiel einer interpretierten seismischen Sektion aus Südjütland




Arbeitsablauf


deutscher Teil des Projektgebietes:Interpretation von ausgewählten seismischen Profilen.

grenzüberschreitende Korrelation seismischer Profile (LLUR)





die seismischen Profile nördlich und südlich der Grenze passen zusammen





Arbeitsablauf


deutscher Teil des Projektgebietes:

Validierung des GTA durch ausgewählte seismische Profile.

GTA ist Grundlage der Modellierung

Erstellung des Geologischen Modells der Projektregion (LLUR)




abgebildete Formationen:

TKrOKrUJOJMJUKOKSOSMSUZ

Modellbasis: Top Rotliegend

N


Ergebnis: geologisches Modell der Region (GOCAD)

Zielsetzung


Temperaturmodell

Das Produkt




Temperaturmodell

Erstellung des Temperaturmodells der Projektregion (Aarhus Universitet)Sven Fuchs, Niels Balling, Thue Bording

HgradTdivt

Tc +⋅=

∂

∂⋅⋅ )(λρ

Grundlage: Wärmeleitungsgleichung

Dichte

Wärmekapazität

Wärmeleitfähigkeit

Temperaturgradient

radiogene Wärmeproduktion




Temperaturmodell

Erstellung des Temperaturmodells der Projektregion (Aarhus Universitet)Sven Fuchs, Niels Balling, Thue Bording

HgradTdiv +⋅= )(0 λ

Stationärer Fall, keine zeitliche Änderung der Temperatur:

Wärmeleitfähigkeit

Temperaturgradient

radiogene Wärmeproduktion



Tertiär: 2,5 W/mK

O. Kreide: 3,1 W/mK

U. Kreide: 2,3 W/mK

O. Jura: 2,4 W/mK

M. Jura: 1,9 W/mK

U. Jura: 1,7 W/mKO. Keuper: 2,2 W/mK

U. Keuper: 2,2 W/mK

O. Buntsandstein: 2,5 W/mK

M. Buntsandstein: 2,4 W/mK

U. Buntsandstein: 2,4 W/mK

Zechstein: 4,4 W/mK

Ableitung der Wärmeleitfähigkeit aus Bohrlochlogs (Dichte, Gamma, Sonic, Neutron) Mittelwerte:

sedimentäres Prä-Zechstein: 2,6 W/mK

kristallines Basement: 3,5 W/mK

Temperaturmodell




Ableitung des Temperaturgradienten: aus Temperaturmessungen in Bohrungen

Temperaturmodell



Quartär/Tertiär: 0,8 µW/m3

O. Kreide: 0,3 µW/m3

U. Kreide: 1,1 µW/m3

O. Jura: 0,9 µW/m3

M. Jura: 1,2 µW/m3

U. Jura: 1,5 µW/m3

O. Keuper: 1,0 µW/m3

U. Keuper: 1,3 µW/m3

O. Buntsandstein: 1,1 µW/m3

M. Buntsandstein: 1,4 µW/m3

U. Buntsandstein: 1,4 µW/m3

Zechstein: 0,4 µW/m3

Ableitung der radiogenen Wärmeproduktion aus Bohrlochlogs (Gamma) Mittelwerte:

sedimentäres Prä-Zechstein: 0,9 µW/m3

kristallines Basement: 1,7µW/m3

Temperaturmodell



Tiefenlage und Mächtigkeit der geologischen Formationen: Geologisches ModellTemperaturberechnung: FEFLOW

9°C

49 mW/m2

Temperaturmodell




als Ergebnis:

Temperaturverteilung in vorgegebenen Tiefen

Temperaturverteilung am Top der Reservoirformationen

Temperaturmodell

Zielsetzung


Temperaturmodell

Das Produkt


LLUR/Geologischer Dienstdas Produkt

was können wir unseren Kunden bieten?

erster Schritt: Übersichtsdarstellung zur geothermischen Eignung einer Lokation

zweiter Schritt: Beratung zur Untergrundstruktur im Einzelfall

Geothermisches Informationssystem des LIAG




erster Schritt: Übersichtsdarstellung zur geothermischen Eignung einer Lokation

das Produkt

Karten zur Tiefenlage, Mächtigkeit und Temperatur der 3 Reservoirkomplexe




Das Modell liefert Tiefenlage und Mächtigkeit des Reservoirs

Abschätzung der hydraulischen Eigenschaften des Reservoirs über einen statistischen Ansatz möglich

Thomsen 2013

Mathiesenet al. 2011




das Produkt

Es gibt aber ein Problem: die Reservoirformationhat teilweise eine bedeutende Mächtigkeit, es handelt sich aber um eine Wechsellagerung aus Sand- und Tonstein

Interpretation von Bohrlochlogs (Gamma, SP)

mindestens 15 m Sandstein in Bohrung nachgewiesen



M. Bunter1910 – 2281 m

4 kmBunter + MkKeuperCretaceous

Zechstein

Tertiary

zweiter Schritt: Beratung zur Untergrundstruktur im Einzelfall:

für beliebige Lokationen im Modellgebiet Erstellung von Schnitten und virtuellen Bohrungen möglich

das Produkt




StörTief

TUNB

Die Rolle von tiefreichenden Störungszonen bei der geothermischen Energienutzung

2013 - 2016

SH: ab 2015Modellierung und Parametrisierung des Norddeutschen Beckens

Zusammenfassung und Blick nach vorn….

Im Projekt GeoPower wurden ein Geologisches Modell und ein Temperaturmodell der Region Südjütland/Schleswig erstellt, die den ersten Planungsschritt für Geothermische Projekte erleichtern sollen.

zur Zeit laufende Projekte:

Durch diese Projekte wird ein Gesamtmodell für Schleswig-Holstein für die Beratung zur Verfügung stehen.


P2 Astrid Schaller

GeoPower – Geothermische Potentiale im Norden...Niels Balling, Sven Fuchs (Aarhus Universitet)...

Documents

Transcript of GeoPower – Geothermische Potentiale im Norden...Niels Balling, Sven Fuchs (Aarhus Universitet)...