Abteilung für Geothermie und Reservoir-Technologie

Geothermische Tiefenwässer

Geysir auf Island KIT
Geysir auf Island

Der Chemismus geothermaler Tiefenwässer wird im Wesentlichen durch das Reservoirgestein kontrolliert, d.h. durch die Löslichkeit seiner Minerale sowie durch Fluideinschlüsse. Das Reservoirfluid befindet sich i.d.R. im geochemischen Gleichgewicht mit dem umgebenden Gestein. Durch den obertägigen Wärmentzug und die Druckentlastung während der Förderung wird das System gestört und die physikalischen, hydrochemischen und thermodynamischen Parameter des geothermalen Wassers verändert. Folgereaktionen können Mineralausfällungen und/oder -Lösungen sein. Darüber hinaus sind die typischerweise hochsalinaren geothermischen Fluide stark korrosiv gegenüber den bei Bohrung und Förderung eingesetzten Materialien.

Ziel unserer Forschung ist es ein verbessertes Verständnis der chemischen Veränderungen im geothermalen System während der Zirkulation im gesamten Kreislauf zu erhalten. Geochemische Wasser-Gesteinswechselwirkungen können eine Änderung der Gesteinspermeabilität hervorrufen und folglich die Injektivität der Bohrung beeinflussen und Teile der Geothermieanlage wie Rohrsysteme oder Pumpen beschädigen. Für die Bearbeitung der Fragestellungen werden Laborexperimente genutzt, deren Randbedingungen von realen Verhältnissen im Reservoir und den Übertageinstallationen von bestehenden Geothermiekraftwerken übernommen werden. Komplementär werden numerische Modellierungen mit THMC-Codes durchgeführt, um die thermisch-hydraulischen Prozesse, die chemischen Wechselwirkungen und den Stofftransport nachvollziehen und quantifizieren zu können. Dabei verwendete Modellierungscodes sind TOUGHREACT, PhreeqC und Elmer.

Für eine langfristig ökonomisch und nachhaltige Nutzung eines geothermischen Reservoirs ist es notwendig die chemischen Wechselwirkungen zwischen dem Injektionsfluid und den Mineralphasen des Gesteins detailliert zu betrachten. Für einen kontinuierlichen Betrieb einer geothermischen Anlage gilt es außerdem die korrosiven Prozesse in den obertägigen technischen Anlagenteilen vorhersagen und somit reduzieren zu können.

Kontaktpersonen: Dr. Fabian Nitschke, Dr. Sebastian Held