Geothermie:
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Berlin [u.a.]
Springer Spektrum
2014
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| Edition: | 2. Aufl. |
| Series: | Springer-Lehrbuch
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Thermisches Regime der Erde......................... 1
1.1 Erneuerbare Energien, Globaler Status................. 2
1.2 Aufbau der Erde............................... 2
1.3 Energiedargebot der Erde ......................... 7
1.4 Wärmetransport und thermische Parameter............... 9
1.5 Kurzer Abriss von Methoden
zur Bestimmung thermischer Parameter................. 14
1.6 Temperaturmessungen........................... 15
Geschichte geothermischer Energienutzung................ 19
2.1 Frühe
geothermische
Nutzungen..................... 20
2.2
Geothermische
Nutzungen in der späteren Neuzeit.......... 25
Geothermische
Energie-Ressourcen..................... 29
3.1 Energie..................................... 30
3.2 Bedeutung der Erneuerbaren Energien ................. 31
3.3 Status der Nutzung der geothermischen Energie ........... 33
3.4
Geothermische
Energiequellen...................... 35
Geothermische
Nutzungsmöglichkeiten................... 37
4.1 Oberflächennahe
geothermische
Energienutzung........... 38
4.2 Tiefe
geothermische
Energienutzung.................. 46
4.3 Wirkungsgrad................................. 56
4.4 Bedeutende Geothermie-Felder, Hochenthalpie-Felder....... 58
Potentiale und Perspektiven geothermischer Energienutzung .... 65
Erdwärmesonden................................. 69
6.1 Planungsgrandsätze............................. 70
6.2 Bau von Erdwärmesonden......................... 70
6.3 Auslegung von Erdwärmesonden..................... 78
6.3.1 Wärmepumpen........................... 78
VIII Inhaltsverzeichnis
6.3.2 Thermische Parameter und Programme für die Auslegung
von Erdwärmesonden....................... 83
6.4 Bohrverfahren für Erdwärmesonden................... 90
6.4.1 Direktspülverfahren ........................ 93
6.4.2 Imlochhammerbohrverfahren................... 95
6.4.3 Abschließende Hinweise, Bohrrisiken............. 96
6.5 HinterfüHung/Verpressung von Erdwärmesonden........... 100
6.6 Bau von Erdwärmesonden mit Überlänge ............... 105
6.7 Potentielle Risiken, Fehler und Schäden bei Erdwärmesonden ... 107
6.8 Spezielle Nutzungssysteme und Weiterentwicklungen........ 109
6.8.1 Erdwärmesonden-Felder ..................... 109
6.8.2 Erdsonden und Kühlung...................... 111
6.8.3 Kombination Solarthermie/Erdwärmesonden......... 112
6.8.4 Vermessung von Erdwärmesonden, Qualitätskontrolle ... 113
6.8.5 Erdwärmesonden mit Phasen Wechsel.............. 119
7
Geothermische
Brunnenanlagen....................... 123
7.1 Bau von Grundwasserbrunnen...................... 125
7.2 Wasserqualität................................ 127
7.3 Thermischer Einflussbereich, Modeilrechnungen........... 128
8 Hydrothermale Nutzung,
Geothermische
Dublette............ 133
8.1 Geologischer und tektonischer Bau................... 134
8.2 Thermische und hydraulische Eigenschaften des Nutzhorizontes . 137
8.3 Hydraulische und thermische Reichweite geothermischer Dubletten 145
8.4 Hydrochemie heißer Wässer aus großer Tiefe............. 149
8.5 Ertüchtigungsmaßnahmen, Stimulation................. 152
8.6 Fündigkeit, Risiko, Wirtschaftlichkeit.................. 154
8.7 Beispiele hydrothermaler Anlagen.................... 161
8.8 Projektierung hydrothermaler Anlagen................. 167
9 Enhanced-Geothermal-Systems (EGS),
Hot-Dry-Rock Systeme (HDR), Deep-Heat-Minmg (DHM)...... 171
9.1 Verfahren, Vorgehen, Ziele......................... 173
9.2 Geschichte, erste HDR-Verfahren.................... 174
9.3 Vorgehen bei der Stimulation....................... 175
9.4 Erfahrungen und Umgang mit der Seismizität............. 181
9.5 Empfehlungen, Hinweise ......................... 182
10 Potentielle Umweltauswirkungen bei der Tiefen
Géothermie
..... 187
10.1 Seismizität und Tiefe
Géothermie
.................... 189
10.1.1 Induzierte Erdbeben........................ 191
10.1.2 Erdbebenskalen........................... 193
10.1.3 Die Ereignisse von Basel..................... 195
10.1.4 Seismische Beobachtungen bei EGS-Projekten........ 198
Inhaltsverzeichnis
IX
10.1.5 Folgerungen und Empfehlungen für hydrothermale
und petrothermale Nutzungen (EGS).............. 202
10.2 Auswirkungen durch und auf den Untergrund............. 205
10.3 Übertägige Auswirkungen......................... 208
11 Bohrtechnik für Tiefbohrungen........................ 211
12 Geophysikalische Untersuchungen...................... 229
12.1 Geophysikalische Vorerkundung, Seismik............... 230
12.2 Geophysikalische Bohrlochmessungen und Interpretation ..... 236
13 Hydraulische Untersuchungen, Tests .................... 241
13.1 Grundlagen.................................. 242
13.2 Testarten, Planung und Durchführung, Aus werte verfahren..... 250
13.3 Tracerversuche................................ 256
13.4 Temperaturauswerteverfahren....................... 259
14 Hydrochemische Untersuchungen...................... 261
14.1 Probennahme und Analytik........................ 262
14.2 Wichtigste Untersuchungsergebnisse und Interpretationen..... 264
14.3 Ausfallungen, Korrosion.......................... 272
Literatur.......................................... 281
Sachverzeichnis...................................... 299
Géothermie
Nach einer Einführung in die Grundlagen der
Géothermie
werden die wichtigsten
thermischen und hydraulischen Parameter in ihrer Bedeutung behandelt. Das
nunmehr bereits in der 2., überarbeiteten und aktualisierten Auflage vorliegende
Buch gibt einen Überblick über alle derzeit verfügbaren Nutzungssysteme der ober¬
flächennahen und tiefen
Géothermie
und betrachtet diese bezüglich ihrer Effizienz
und potentieller Umweltauswirkungen. Im Detail besprochen werden Planung,
Bau und Betrieb von Erdwärmesonden, von hydrothermalen Anlagen und von
EGS-Systemen. Spezielle Kapitel sind der Hydraulik, d.h. der Durchführung und
Auswertung hydraulischer Tests, und der Hydrochemie, d.h. dem Themenbereich
Lösung und Fällung, gewidmet. Mit diesem Buch wird erstmalig die
Géothermie
in ihrer vollen Breite abgedeckt.
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