TY - THES

T1 - Numerische Simulation einer tiefen Erdwärmesonde

AU - Brinkmann, Simon

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Unter den heutigen Rahmenbedingungen ist der Betrieb einer Stromerzeugungsanlage unter Einsatz einer von der Oberfläche aus abgeteuften tiefen Erdwärmesonde wirtschaftlich nicht rentabel. Diese Arbeit, als Teil des Projektes MinTHERM, befasst sich mit einer Untersuchung zur Nutzung einer tiefen Erdwärmesonde, welche von einer bereits bestehenden untertägigen Infrastruktur aus abgeteuft wird. Nach einer Einführung über die tiefe Geothermie im Allgemeinen folgt eine detaillierte Beschreibung der Rahmenbedingungen der betrachteten tiefen Erdwärmesonde am Standort „Magnesitbergbau Breitenau“. Die Simulationen über das Abkühlverhalten des die Sonde umgebenden Gebirges folgen anschließend in zwei Teilen. Nachdem in einem ersten Schritt mit Hilfe zweier Vergleichsrechnungen die numerische Berechnung im Finite-Elemente-Paket ABAQUS durch analytische Berechnungen verifiziert wird, folgt im zweiten Schritt die eigentliche Simulation der tiefen Erdwärmesonde. Dabei werden sowohl Berechnungen hinsichtlich eines Modells mit bzw. ohne Berücksichtigung einer Bohrlochverrohrung, als auch Parameterstudien zu diversen Einflussgrößen wie dem Bohrlochradius, der entzogenen Wärmemenge sowie verschiedener Gebirgsparameter durchgeführt. Die bei diesen Simulationen erreichten Bohrlochwandtemperaturen zeigen, dass eine tiefe Erdwärmesonde unter den gegebenen Bedingungen keine ausreichende Wärmemenge liefert um eine kommerzielle Stromerzeugungsanlage zu betreiben.

AB - Unter den heutigen Rahmenbedingungen ist der Betrieb einer Stromerzeugungsanlage unter Einsatz einer von der Oberfläche aus abgeteuften tiefen Erdwärmesonde wirtschaftlich nicht rentabel. Diese Arbeit, als Teil des Projektes MinTHERM, befasst sich mit einer Untersuchung zur Nutzung einer tiefen Erdwärmesonde, welche von einer bereits bestehenden untertägigen Infrastruktur aus abgeteuft wird. Nach einer Einführung über die tiefe Geothermie im Allgemeinen folgt eine detaillierte Beschreibung der Rahmenbedingungen der betrachteten tiefen Erdwärmesonde am Standort „Magnesitbergbau Breitenau“. Die Simulationen über das Abkühlverhalten des die Sonde umgebenden Gebirges folgen anschließend in zwei Teilen. Nachdem in einem ersten Schritt mit Hilfe zweier Vergleichsrechnungen die numerische Berechnung im Finite-Elemente-Paket ABAQUS durch analytische Berechnungen verifiziert wird, folgt im zweiten Schritt die eigentliche Simulation der tiefen Erdwärmesonde. Dabei werden sowohl Berechnungen hinsichtlich eines Modells mit bzw. ohne Berücksichtigung einer Bohrlochverrohrung, als auch Parameterstudien zu diversen Einflussgrößen wie dem Bohrlochradius, der entzogenen Wärmemenge sowie verschiedener Gebirgsparameter durchgeführt. Die bei diesen Simulationen erreichten Bohrlochwandtemperaturen zeigen, dass eine tiefe Erdwärmesonde unter den gegebenen Bedingungen keine ausreichende Wärmemenge liefert um eine kommerzielle Stromerzeugungsanlage zu betreiben.

KW - Tiefe Erdwärmesonde

KW - Abaqus

KW - Linienquellentheorie

KW - Zylinderquellentheorie

KW - Tiefe Geothermie

KW - Deep geothermal probe

KW - Abaqus

KW - Line source method

KW - Cylindrical source method

KW - Deep geothermics

M3 - Masterarbeit

ER -