(GRS 367) GEODAT - Entwicklung von thermodynamischen Daten zur thermodynamischen Gleichgewichtsmodellierung von Prozessen in tiefen, geothermalen Schichten

Bei der Gewinnung geothermaler Energie zur Stromerzeugung kann konzeptionell zwischen drei Kompartimenten unterschieden werden: im geologischen Kompartiment wird ein abgekühltes Fluid in eine poröse oder gekluftete Gesteinsschicht gepresst. Im Bohrloch-Kompartiment wird ein heißes Fluid an die Oberfläche bzw. zurück ins geothermale Reservoir gepumpt. In der oberirdischen Anlage schließlich wird dem geothermalen Fluid in Wärmetauschern Energie entzogen, wodurch sich dieses abkühlt.
Durch Druck- und Temperaturänderungen ändert sich die Lage des thermodynamischen Gleichgewichts in einem System. Im geothermalen Fluid kann es daher zu Ausfällung- oder Auflösungsreaktionen kommen. Durch die Druckentlastung, die das Fluid auf dem Weg aus der Tiefe an die Oberfläche erfährt, werden zudem Ausgasungen initiiert, die das chemische Milieu in der Lösung ändern und damit sekundär ebenfalls zu Ausfällungen, etwa von Carbonaten, führen können. Umlöseprozesse wirken sich unmittelbar
auf den Betrieb einer geothermischen Anlage aus: Rohre oder Wärmetauscher können verstopfen. Die Porosität im Wirtsgestein kann sich ändern, was unmittelbaren Einfluss auf dessen hydraulische Permeabilität und damit auf den energetischen
Ertrag der Anlage hat.
Bei der Modellierung eines geothermischen Systems müssen daher neben dem reinen Stofftransport auch der Wärmetransport sowie die sich als Folge sich ändernder Lösungszusammensetzung sowie Druck und Temperatur ändernden chemischen Gleichgewichte betrachtet werden.