Die tiefe Geothermie könnte künftig bis zu ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs decken. Bereits heute werden tiefe Thermalwasserbrunnen beispielsweise im Großraum München, in Paris oder in den Niederlanden erfolgreich genutzt. Allerdings führen mineralische Bestandteile im Thermalwasser regelmäßig zu Ablagerungen an Bohrloch- und Rohrwandungen, wodurch die Effizienz der Anlagen sinkt. Das Fraunhofer IEG entwickelt deshalb eine Reinigungstechnik, die solche Ausfällungen auch bei hohen Temperaturen und mit möglichst geringem Anlagenstillstand aus den Bohrungen entfernen soll. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt ROSIGER mit rund 3 Millionen Euro.

»Durch leicht anwendbare Technologie wollen wir die Effizienz der geothermischen Energiegewinnung steigern«, erklärt Volker Wittig, Projektleiter am Fraunhofer IEG. »Die zuverlässige Integration der Energieform Geothermie in den europäischen Energiemarkt hilft es, Wertschöpfung zukunftsfest und regional zu gestalten.«

Ablagerungen beeinträchtigen den Anlagenbetrieb

Ausfällungen aus heißen Thermalwässern sind ein bekanntes Phänomen. Sie entstehen, wenn sich Temperatur oder Druck verändern und gelöste Bestandteile des Wassers zu Feststoffen werden. Vergleichbare Prozesse zeigen sich etwa bei Tropfsteinen in Höhlen, Kalkablagerungen an Wasserquellen oder dem sprichwörtlich „verkalkten Heizstab“ in Haushaltsgeräten.

In technischen Anlagen können solche Ablagerungen die Funktion und Effizienz beeinträchtigen sowie zusätzliche Wartungs- und Ersatzteilkosten verursachen. Die Entfernung mit herkömmlichen Verfahren ist häufig mit längeren Ausfallzeiten verbunden. Ziel des Projekts ROSIGER ist die Entwicklung eines kontinuierlich arbeitenden, sicheren und wirtschaftlichen Verfahrens zur Entfernung mineralischer Ablagerungen in tiefen Geothermiebohrungen. Bislang werden verengte Bohrungen im Rahmen einer sogenannten Aufwältigung im Grunde erneut aufgebohrt. Dieses Verfahren ist zeit-, material- und personalintensiv und entsprechend kostenaufwendig.

Im Mittelpunkt des Projekts steht die sogenannte Coiled-Tubing-Technologie. Während bislang meist starre Bohrgestänge eingesetzt werden, kommt dabei ein kontinuierlich eingebrachtes flexibles Stahlrohr oder ein Flexschlauch zum Einsatz. Dadurch lassen sich Aufwand und Stillstandszeiten deutlich reduzieren. Langfristig soll die Entfernung von Ablagerungen sogar in den laufenden Betrieb einer Geothermieanlage integriert werden können.

Erprobung im Labor und im Feld

Im Projekt werden verschiedene Methoden zum Abtrag und Austrag mineralischer Ablagerungen untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für die Coiled-Tubing-Technik bewertet. Labortests am Fraunhofer IEG dienen dabei der Optimierung einzelner Komponenten.

Anschließend soll das Verfahren in zwei aufeinander aufbauenden Feldtests in tiefen Geothermiebohrungen erprobt werden. Der Erfolg wird anhand von Bohrlochmessungen sowie technischer und wirtschaftlicher Kennzahlen wie Abtragseffizienz, Reinigungsdauer und Zuverlässigkeit bewertet und mit bestehenden Verfahren verglichen.

Potenzial für neue Standards in Tiefbohrungen

Das entwickelte Verfahren könnte künftig neue Maßstäbe für Tiefbohrungen setzen. Neben möglichen Kosteneinsparungen soll es langfristig hohe Produktionsraten unterstützen. Erprobt wird die Technik zunächst im Malm, einer Kalkgesteinsschicht in Bayern, sie soll jedoch auch in anderen geologischen Formationen einsetzbar sein. Neben der Entfernung mineralischer Ablagerungen an Rohrwänden und im Bohrloch könnte das Verfahren künftig auch für weitere Aufgaben wie die Entsandung von Bohrungen oder die Beseitigung von Blockaden durch Salzablagerungen genutzt werden.

Das Verbundvorhaben »ROSIGER – Removal Of Scaling in deep GEothermal wells without Reservoir interference/Effiziente, kontinuierliche Entfernung von mineralischen Ablagerungen in tiefen geothermischen Bohrlöchern ohne Beeinträchtigung des Reservoirs« wird über den Projektträger Jülich vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms »Geothermische Energie« für drei Jahre mit rund 3 Millionen Euro gefördert. Partner im Vorhaben sind die Stadtwerke München. Auf das Teilvorhaben REMOVE der Fraunhofer IEG entfallen 800.000 Euro. Das Verbundvorhaben baut auf dem Vorgängerprojekt ROSIG auf.

Quelle: Fraunhofer IEG