Bewertung von Ausfällungsprozessen in tiefen Aquifer-Wärmespeichersystemen (ATES) anhand von Laborexperimenten und Modellierung

Beschreibung

Ausfällungen in hydrogeothermischen Anlagen sind weitgehend bekannt. Diese Prozesse, die in tiefen Aquifer Wärmespeichersystemen (ATES) auftreten, sind jedoch nur unzureichend untersucht. In einer Machbarkeitsstudie zur saisonalen Speicherung der überschüssigen Wärme eines großen Fernwärmenetzes wurden die möglichen Ausfällungsprozesse sowohl in der ATES-Anlage als auch im Reservoir mit Hilfe von Laborexperimenten untersucht.
Der verwendete Grundwasserleiter befindet sich bei etwa 60 °C im Gleichgewicht, in den Wasser mit höheren Temperaturen eingeleitet wird. Dafür wurden Hochtemperatur-Autoklavenversuche (90 und 120 °C) in einem Zeitraum von zwei und vier Wochen (Vorversuche) sowie bei einem Monat und vier Monaten (Hauptversuche) durchgeführt. Dazu wurden Bohrcuttings aus zwei (Vorversuche) bzw. drei (Hauptversuche) Reservoiren und thermalwasseräquivalente Salzlösungen (basierend auf PHREEQC-Berechnungen) verwendet, um die Auflösungs- und Ausfällungsprozesse zu untersuchen. Die Ausgangsstoffe und die reagierten Proben wurden mit geeigneten Untersuchungsmethoden (IC, ICP-OES, XRD, REM) analysiert.
Die Ergebnisse bei den Vorversuchen der Feststoffanalyse (XRD) sowie des REM und der Wasseranalyse (IC & ICP-OES) zeigten leichte Ausfällungen einzelner Proben. Zwischen Woche 2 und Woche 4 gab es keine signifikanten Unterschiede.
Die Ergebnisse der Hauptversuche zeigten, dass sich an allen drei Standorten bei unterschiedlichen Temperaturen und Versuchsdauern Ausfällungen gebildet haben. Im Wesentlichen sind dies Illit, Albit und Magnesiumcalcit. Darüber hinaus unterschieden sich die Ergebnisse an den drei Standorten nur geringfügig voneinander, woraus geschlossen werden kann, dass die Ergebnisse auch auf andere Standorte mit vergleichbaren geologischen und hydrochemischen Bedingungen übertragbar sind. Die Experimente verdeutlichten, dass die Hydrochemie und die daraus resultierenden Ausfällungen während des Betriebs überwacht und damit eine kontinuierliche Risikobewertung zu gewährleistet werden sollte. Wenn die Pilotanlage erfolgreich betrieben werden kann, stellt das ATES-System eine vielversprechende Technologie dar, die auch die Dekarbonisierung des Wärmesektors vorantreiben kann.

Zeitraum	18 Nov. 2024
Ereignistitel	Geothermie Symposium 2024
Veranstaltungstyp	Konferenz
Ort	Vienna, ÖsterreichAuf Karte anzeigen
Bekanntheitsgrad	International