geopower – geothermische potentiale im norden...niels balling, sven fuchs (aarhus universitet)...
TRANSCRIPT
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
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)
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Kiel
EckernfördeHusum
Schleswig
Flensburg
Sønderborg
Tønder
Aabenraa
Haderslev
130 km
11
5 k
m
(Bing Maps)
Projektgebiet
südliches Jütland – Landesteil Schleswig
Zielsetzung
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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.
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
Der Weg zum Geologischen Modell
Temperaturmodell
Das Produkt
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Zur Geologie des Projektgebietes:
nördlicher Bereich des südlichen Permbeckens, wird nach Norden durch das Ringkøbing-Fyn Hoch begrenzt
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Zur Geologie des Projektgebietes:
Südjütland: i.A. ruhige Lagerungsverhältnisse
Westschleswig-Block: nur Salzkissen, i.A. ruhige Lagerungsverhältnisse
Glückstadt-Graben: dominiert von Salzmauern, gestörte Lagerungsverhältnisse
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
der Weg zum Geologischen Modell
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
ergänzende seismische Messungen der Universität Kiel zur Schließung von Datenlücken im Raum Flensburg
Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Hannover LIAG
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
���������������
���� �
�������� ���������������
���� �����
��������
Reflexionsseismik, Stapelsektion
und hier das interpretierte Ergebnis……
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
der Weg zum Geologischen Modell
im Geologischen Modell werden 12 Schichtgrenzen abgebildet:
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
der Weg zum Geologischen Modell
in der Region gibt es 3 relevante hydrothermale Reservoirkomplexe:
Dogger: nur in SH in den Randsenken der Salzstrukturen verbreitet
mittlerer Buntsandstein
Rhät/Gassum
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Arbeitsablauf
dänischer Teil des Projektgebietes:Interpretation aller relevanten seismischen Profile durch GEUS, picken der im Modell abzubildenden Horizonte nach Abgleich mit Bohrungen.
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
der Weg zum Geologischen Modell
Beispiel einer interpretierten seismischen Sektion aus Südjütland
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Arbeitsablauf
dänischer Teil des Projektgebietes:Interpretation aller relevanten seismischen Profile durch GEUS, picken der im Modell abzubildenden Horizonte nach Abgleich mit Bohrungen.
deutscher Teil des Projektgebietes:Interpretation von ausgewählten seismischen Profilen.
grenzüberschreitende Korrelation seismischer Profile (LLUR)
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
die seismischen Profile nördlich und südlich der Grenze passen zusammen
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Arbeitsablauf
dänischer Teil des Projektgebietes:Interpretation aller relevanten seismischen Profile durch GEUS, picken der im Modell abzubildenden Horizonte nach Abgleich mit Bohrungen.
deutscher Teil des Projektgebietes:
Validierung des GTA durch ausgewählte seismische Profile.
GTA ist Grundlage der Modellierung
Erstellung des Geologischen Modells der Projektregion (LLUR)
der Weg zum Geologischen Modell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
abgebildete Formationen:
TKrOKrUJOJMJUKOKSOSMSUZ
Modellbasis: Top Rotliegend
N
der Weg zum Geologischen Modell
Ergebnis: geologisches Modell der Region (GOCAD)
Zielsetzung
Der Weg zum Geologischen Modell
Temperaturmodell
Das Produkt
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Ableitung des Temperaturgradienten: aus Temperaturmessungen in Bohrungen
Temperaturmodell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Tiefenlage und Mächtigkeit der geologischen Formationen: Geologisches ModellTemperaturberechnung: FEFLOW
9°C
49 mW/m2
Temperaturmodell
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
als Ergebnis:
Temperaturverteilung in vorgegebenen Tiefen
Temperaturverteilung am Top der Reservoirformationen
Temperaturmodell
Zielsetzung
Der Weg zum Geologischen Modell
Temperaturmodell
Das Produkt
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
erster Schritt: Übersichtsdarstellung zur geothermischen Eignung einer Lokation
das Produkt
Karten zur Tiefenlage, Mächtigkeit und Temperatur der 3 Reservoirkomplexe
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
Das Modell liefert Tiefenlage und Mächtigkeit des Reservoirs
Abschätzung der hydraulischen Eigenschaften des Reservoirs über einen statistischen Ansatz möglich
Thomsen 2013
Mathiesenet al. 2011
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
Geothermiekongress 2015 Essen
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
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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
Geothermiekongress 2015 Essen
Schleswig-Holstein. Der echte Norden.
LLUR/Geologischer Dienst
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.
Geothermiekongress 2015 Essen
P2 Astrid Schaller