Glossar rund um die Geothermie

a
Ablenkbohrung (Sidetrack)

Ein zweites Bohrloch, das aus dem ursprünglichen Bohrloch heraus abgelenkt wird. Aus einer Bohrung können mehrere Ablenkbohrungen abgeteuft werden, wenn man ein weiter entfernt liegendes geologisches Ziel im Gestein erreichen möchte oder das ursprüngliche Bohrloch durch einen unwiederbringlichen Fisch verstopft ist.

Annulus

Ringraum zwischen dem Bohrstrang und der Bohrlochwand oder dem Casing.

Aquifer

Eine wasserführende Gesteinsschicht; meist aus permeablem Sandstein, Kalkgestein oder Kies.

b
Binärkreislauf Kraftwerk

Strom produzierendes Kraftwerk, das ein Wärmetauschersystem mit einem geschlossenen Kreislauf anwendet. Die Wärme des geothermischen Fluids (das „primäre Fluid“) wird auf ein Fluid übertragen, das einen geringeren Siedepunkt hat (das „sekundäre Fluid“). Dieses verdampft und mit diesem Dampf wird an einer Turbine Strom erzeugt.

Bohrgestänge

Das Bohrgestänge ist eine Kombination aus dem Bohrstrang, dem „Bottom Hole Assembly“ und anderen Werkzeugen, die den Bohrmeißel an der Sohle des Bohrlochs antreiben.

Bohrgestängesystem

Es beinhaltet das Bohrgestänge, die Schwerstangen und den Bohrmeißel.

Bohrklein (Cuttings)

Der Bohrmeißel schlägt beim Bohren das Gestein in kleine Gesteinsbrocken. Diese
Gesteinsbruchstücke werden mithilfe der Spülung aus dem Bohrloch heraus gespült. Geologen
entnehmen ständig Cutting-Proben und analysieren diese.

Bohrlochmessungen (Well Logging)

Messung und Beurteilung der geologischen, technischen und physikalischen Eigenschaften
des Bohrlochs und des Reservoirs mit Messsonden, die in das Bohrloch eingeführt werden.
Gängige Messungen sind Messungen der Temperatur, des Bohrlochdurchmessers, der natürlichen
Radioaktivität und der Dichte des anstehenden Gesteins sowie Messungen der Menge des
Fluidzuflusses.

Bohrmeißel

Der Bohrmeißel befindet sich im untersten Bereich der Schwerstangen. Mit einer Drehbewegung bricht der Bohrmeißel das Gestein in kleine Stücke. Die Härte der verschiedenen Gesteinsarten bestimmt die Abnutzung des Bohrmeißels. Die mechanische Leistung ist direkt proportional zum Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit. Es gibt verschiedene Arten von Bohrmeißeln, die für verschieden harte oder weiche Gesteine eingesetzt werden. Um den Bohrmeißel zu wechseln, muss das gesamte Gestänge aus dem Bohrloch herausgezogen werden und mit dem neuen Meißel wieder zurück in den Untergrund eingebracht werden.

Bohrspülung

Die Bohrspülung hat verschiedene Eigenschaften, die für den Bohrprozess sehr wichtig sind. Sie wird zum Kühlen, Stabilisieren und zur Schmierung des Bohrmeißels verwendet. Die Bohrspülung ist eine thixotrophe Flüssigkeit. Wird sie bewegt, so ist sie flüssig; sobald die Bohrung unterbrochen wird, wird diese fest und die Cuttings können nicht weiter nach unten absinken. Auf dem Bohrplatz wird die Spülung gefiltert und gereinigt, um sie erneut einsetzen zu können.

Bohrstrang

Der Bohrstrang verbindet die Oberflächenausrüstung mit der BHA und dem Bohrmeißel.

Bohrturm (Rig)

Am Bohrturm sind der Bohrantrieb (Top Drive) und die Hebevorrichtungen für das Bohrgestänge angebracht. Es ist ebenfalls ein Arbeitsplatz für den Bohrer (Driller) eingerichtet.

Bohrung

Eine Bohrung bezeichnet das Vordringen in die Kruste der Erde, normalerweise mithilfe
von Öl- und Gasbohrgeräten, die den geothermischen Bedingungen angepasst werden.

Bottom Hole Assembly (BHA)

Der unterste Teil des Bohrstrangs, der aus dem Bohrmeißel, dem Spülungsmotor, den
Stabilisatoren, den Schwerstangen, dem Gestängerohr und den Schlagscheren besteht.

c
Casing

Als Casing wird der innere stahlverrohrte Teil des Bohrlochs bezeichnet. Das Casing dient zur Stabilisierung der Bohrlochwand und schützt damit zum Beispiel Grundwasserzonen vor Verunreinigungen mit anderen Flüssigkeiten. Das Casing wird festzementiert.

Cuttings (Bohrklein)

Der Bohrmeißel schlägt beim Bohren das Gestein in kleine Gesteinsbrocken. Diese Gesteinsbruchstücke werden mithilfe der Spülung aus dem Bohrloch herausgespült. Geologen entnehmen ständig Cutting-Proben und analysieren diese.

d
Dampfgeführt

Ein geothermisches Reservoir, das durch Dampf und nicht durch Flüssigkeiten kontrolliert wird. Mitunter spricht man auch von Trockendampfvorkommen.

Deckschichten (Cap Rocks)

Gesteine mit geringer Permeabilität, die ein geothermisches Reservoir nach oben hin abschließen.

Direktnutzung

Geothermische Energie kann direkt zur Raumbeheizung, zum Kühlen, zum Baden, zur Trocknung von Nahrungsmitteln, für industrielle Prozesse und vieles mehr verwendet werden.

Drag

Während der Bohrstrang aus dem Bohrloch gezogen wird, wird die Hakenlast schwerer als das tatsächliche Gewicht des Bohrstrangs. Dies geschieht, da in der Spülung überhöhte Reibungskräfte auftreten.

e
Effizienz

Das Verhältnis der nutzbaren Energieabgabe einer Maschine oder einer anderen Energieumwandlungsanlage zur Energiezufuhr.

Enhanced Geothermal Systems (EGS)

Künstlich erzeugte Wärmetauschersysteme in ungefähr drei bis vier Kilometer Tiefe. In diesen Tiefen hat das umgebende Gestein im Durchschnitt Temperaturen von 100 bis 120 °C. Es befinden sich auch kleine Mengen an Wasser in den Gesteinen. Allerdings ist die Durchlässigkeit der Gesteine zu gering, um genug heißes Wasser zur Stromproduktion daraus fördern zu können. Die natürliche Permeabilität wird mit Stimulationstechniken wie der hydraulischen oder der Säurestimulation erhöht. An der Erdoberfläche wird das Wasser über eine tiefe Bohrung in den Untergrund verpresst, dort erwärmt es sich auf dem künstlich geschaffenen Risssystem und wird über eine zweite Bohrung wieder an die Erdoberfläche befördert. Das Ziel ist ein quasi geschlossener Wasserkreislauf.

f
Fernwärme

Direkte Nutzung der geothermischen Wärme zur Raumbeheizung, bei der viele Nutzer von einer zentralen Anlage aus bedient werden.

Fisch (fish)

Etwas, das im Bohrloch zurückgelassen/verloren wurde. Zum Beispiel ein Stück Metall, Schwerstangen oder eine Länge des Bohrgestänges.

Fischen (fishing)

Beim Fischen wird versucht, einen Fisch wieder aus dem Bohrloch zu entfernen. Mit einer Art Spieß wird der Gegenstand aufgenommen und herausgeholt.

Fündigkeit

Aus dem geothermalen Bohrloch kann ausreichend heißes Wasser gefördert werden, um daraus Strom und/oder Wärme wirtschaftlich produzieren zu können.

Fündigkeitsversicherung

Eine Versicherung, die das Risiko der Nicht-Fündigkeit einer geothermalen Bohrung absichert.

g
Geologie

Studium der Erde, ihrer Zusammensetzung und Struktur, der natürlichen Prozesse und ihrer Entstehungsgeschichte.

Geothermal

Bezüglich der Wärme, die im Erdinneren entsteht.

Geothermale Energie

Die Wärme der Erde, die in ihrem Inneren gespeichert ist und die sich die Menschheit aus heißem Wasser und heißen Gesteinen zunutze machen kann.

Geothermale Wärmepumpe

Ein Apparat, der die in der Erde gespeicherte Wärme nutzt, um diese Wärme von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau zu pumpen. Die erzeugte Wärme wird meist zum Heizen von Gebäuden verwendet.

Geothermaler Gradient

Die Temperatur steigt mit zunehmender Tiefe in einer mehr oder weniger konstanten Rate an. Der mittlere geothermale Gradient der Erde beträgt ungefähr 30 °C/km. Wenn man also von einer mittleren Oberflächentemperatur von 10 °C ausgeht, beträgt die Temperatur in 1000 m Tiefe 40 °C und in 2000 m 70 °C. Geothermale Gradienten in Deutschland variieren zwischen 20 °C/km und 100 °C/km.

Grundlast

Konstante oder minimale Last im Stromnetz.

h
Hot Dry Rock Technology (HDR)

Bereiche der Erde, an denen der geothermale Gradient besonders hoch ist und die Gesteinseinheiten kein Wasser enthalten. Hier können mithilfe von Stimulationstechnologien künstliche Wärmetauscherflächen geschaffen werden. Wasser wird von der Erdoberfläche in die Tiefe gepumpt, zirkuliert auf den geschaffenen Risssystemen, erwärmt sich dabei und wird über eine zweite Bohrung, die sich mehrere Hundert Meter entfernt befinden kann, wieder an die Erdoberfläche befördert. Aus dem heißen Wasser kann dann Energie gewonnen werden. Siehe auch „Enhanced Geothermal Systems“.

Hydraulische Stimulation

Während einer hydraulischen Stimulation wird eine große Menge Wasser unter großen Fließraten in das Bohrloch gepresst. Durch den hydraulischen Druck werden im Bohrlochtiefsten und der näheren Umgebung kleine seismische Ereignisse erzeugt. Diese kleinen Ereignisse können bereits existierende Brüche und Risse wieder öffnen oder neue Brüche hervorrufen und verbessern so die Fließwege des Wassers. Bessere Fließwege erhöhen die Produktivität des Bohrlochs. Hydraulische Stimulationen werden meist bei der Erstellung eines HDR- oder EGS-Projekts eingesetzt.

Hydrothermales Reservoir

Im Gestein im Untergrund befindet sich heißes Wasser oder Dampf, was zur Wärme- oder Energieerzeugung herangezogen werden kann.

i
Influx

Fluide aus den Gesteinsformationen fließen während des Bohrens in das Bohrloch und verändern damit das Gewicht der Bohrspülung.

Injektion

Wird heißes Wasser aus der Tiefe gefördert, so muss es (in Deutschland) wieder in den Untergrund zurückgeführt werden. Dieser Prozess wird auch als Reinjektion bezeichnet.

k
Kalina-Kreisprozess

Der Kalina-Kreisprozess ist ein Binärverfahren mit einem geschlossenen Kreislauf (siehe Binärkreislauf Kraftwerk). Damit betriebene Niedrigtemperatur-Kraftwerke werden mit einer Mischung aus Ammoniak und Wasser als Arbeitsmittel (Sekundärfluid) betrieben. Der Kalina-Kreisprozess kann etwa 13 Prozent der ihm zur Verfügung gestellten Wärmeenergie in elektrischen Strom umwandeln.

Kick

Fluide und Gase aus den Gesteinsformationen fließen während des Bohrens in den Ringraum und verändern das Gewicht der Spülung signifikant. Aus einem unerwarteten Gaszutritt können schwerwiegende Probleme entstehen.

Kilowatt

1000 Watt; eine Einheit der elektrischen Leistung. Abgekürzt kW.

Kilowattstunde

Die Energie, die eine Maschine mit einem Kilowatt Leistung innerhalb einer Stunde aufnimmt oder abgibt. Abgekürzt kWh.

Kondensat

Wasser, das bei der Kondensation von Dampf entsteht.

Kondensator

In einem Kondensator wird der Dampf, der aus der Turbine kommt, kondensiert um als Flüssigkeit dem Kreislauf wieder zugeführt zu werden.

Kruste

Die äußerste Schicht der Erde; sie wird auch als Lithosphäre bezeichnet.

Kühlturm

Im Kühlturm wird das noch heiße Kondensat abgekühlt, damit es wiederverwertet werden kann.

l
Last

Die gleichzeitige Nachfrage aller Kunden in einem Stromversorgungsnetz zu einem vorgegebenen Zeitpunkt.

Liner

Ein Liner ist eine Stahlverrohrung des Bohrlochs und endet im Gegensatz zu einem Casing nicht an der Erdoberfläche, sondern irgendwo im Bohrloch. Er wird meistens ins Bohrloch gehängt.

Logging

Kabelgebundene Messinstrumente werden in das Bohrloch eingefahren. Es können Messungen der Temperatur, der Zuflussrate, der natürlichen Radioaktivität, der Porosität, der Dichte und von vielem mehr durchgeführt werden. Wenn das Bohrloch abgelenkt ist, können die Messinstrumente auch innerhalb des Bohrstrangs ins Bohrloch eingeführt werden.

Logging while Drilling (LWD)

Oberhalb des Bohrstrangs können Messinstrumente integriert werden, um die Messungen schon während des Bohrens durchzuführen.

m
Magma

Geschmolzenes Gestein in der Erde, aus dem beim Abkühlen magmatische Gesteine gebildet werden.

Mantel

Die innere Schicht geschmolzenen Gesteins, das zwischen der Erdkruste und dem flüssigen Erdkern liegt.

Mobilisation

Transport, Auf- und Abbau des Bohrturms.

n
Nachfall/Absturz (Cave in)

Reicht das Gewicht der Spülung nicht aus, um dem Druck der Gesteinsformationen entgegenzuwirken, kann es vorkommen, dass lockere Gesteinspartikel in das Bohrloch fallen. Dies kann dazu führen, dass auch größere Gesteinsbrocken nachfallen und das Bohrloch letztendlich asymmetrisch wird oder der Bohrstrang stecken bleibt.

o
Offenes Bohrloch (Open Hole)

Bezeichnet den untersten Teil eines Bohrlochs, der noch nicht mit einem Casing verrohrt ist, da entweder noch tiefer gebohrt werden soll oder dieser Bereich nicht verrohrt werden soll, da die Produktionszonen im Reservoir direkt erreichbar bleiben sollen.

ORC-Kreisprozess (Organic Rankine Cycle)

Der ORC-Kreisprozess ist ein binärer Kreislauf, der ein organisches Medium als Wärmetauscherfluid verwendet. Diese organischen Medien sind zum Beispiel Butan, Pentan, Ammoniak, Wasser und noch viele mehr. Mit diesem Kreisprozess kann ein Kraftwerk ungefähr zehn Prozent der bereitgestellten Energie in Strom umwandeln.

p
Packer

Ein Packer wird mithilfe des Bohrgestänges in ein Bohrloch eingebracht, an eine vorher bestimmte Stelle abgesetzt, um dann seinen Durchmesser zu vergrößern und das Bohrloch nach unten oder oben dicht zu verschließen.

Permeabilität

Die Kapazität einer Substanz (zum Beispiel eines Gesteins), ein Fluid durchleiten zu können. Der Grad der Permeabilität des Gesteins hängt von der Anzahl, der Größe und der Form der Poren und/oder der Risse und ihrer Verbindungen zueinander ab. Die Permeabilität wird gemessen, indem man die Zeit misst, die ein Fluid mit standardmäßiger Viskosität benötigt, um eine bestimmte Distanz zu durchfließen. Die Einheit der Permeabilität ist ein Darcy, meist spricht man von Milli Darcy.

Plattentektonik

Die Plattentektonik ist die zentrale Theorie der großräumigen Abläufe und Bewegungen in der Erdkruste und im oberen Teil des Erdmantels in der Geologie und Geophysik. Offensichtlich können diese Bewegungen an den Rändern der Platten nachvollzogen werden. Dort krümmen, falten und reiben sich Platten aneinander, es entsteht Vulkanismus. Die Platten werden von tiefen Konvektionsströmen im Mantel angetrieben. Geothermale Ressourcen werden oft mit diesen Plattenrändern und tektonischer Aktivität in Verbindung gebracht. Hier ist es dem Grundwasser möglich, mit unterirdischen Wärmequellen in Kontakt zu kommen und erhitzt zu werden.

Porosität

Das Verhältnis zwischen dem gesamten Porenvolumen eines Gesteins oder Bodens zu seinem Gesamtvolumen. Die Porosität wird in Prozent angegeben.

r
Reservoir

Ein natürlicher unterirdischer Speicher, der Flüssigkeiten wie zum Beispiel Wasser oder Dampf (oder Öl und Gas) in den Gesteinshohlräumen speichern kann.

s
Salinität

Die Salinität gibt die Menge der Konzentration an gelösten Salzen im Wasser an.

Säuerung oder Säurestimulation

Säuren wie Salzsäure oder Flusssäure werden in das Bohrloch gepumpt und lösen Kalzit oder Quarzit in der Umgebung des Bohrlochs. Nach der Auflösung dieser Minerale können ältere Störungen wieder offen sein und das Wasser kann leichter zum Bohrloch fließen.

Schlagschere (Jar)

Ein Bohrlochwerkzeug, das einen schweren Schlag oder eine Stoßlast auf einen Teil der BHA übermitteln kann. Die Schlagscheren werden in die BHA eingebaut um im Notfall das ganze Bohrgestänge, falls es feststeckt, zu befreien. Meistens werden Schlagscheren beim Fischen benutzt, um steckengebliebene Teile zu befreien.

Schwerstangen

Schwere Gewichte, die am unteren Ende des Bohrstrangs angebracht sind.

Seismik

Mit leichten Explosionen oder anderen kontrolliert vibrierenden Quellen werden seismische Wellen erzeugt, die zur Erkundung des Untergrunds herangezogen werden. Diese Methode wurde hauptsächlich von der Öl- und Gasindustrie erforscht und wird auch von diesem Industriezweig hauptsächlich eingesetzt. Es können Salzdome, Störungen, Antiklinale und andere geologische Strukturen kartiert werden.

Sole

Ein geothermales Fluid, das wegen seines hohen Gehalts an Salz und anderen gelösten Mineralien als Sole bezeichnet wird.

Spülungspumpen

Leistungsfähige Kolbenpumpen, die zur Zirkulation der Spülung verwendet werden.

Spülungszirkulation

Die Spülung wird unter hohem Druck durch das Bohrgestänge zum Bohrmeißel gepumpt. Sie tritt durch den Bohrmeißel aus und steigt durch den Ringraum des Bohrlochs wieder nach oben.

Störung/Verwerfung

Ein Bruch oder eine Bruchzone in der Erdkruste, an der entlang eine Gleitung des anliegenden Gesteinspakets aufgetreten ist.

t
Temperatur im Bohrlochtiefsten (Bottom Hole Temperature)

Temperatur, die am tiefsten Punkt im Bohrloch gemessen wird.

Top Drive–Antrieb

Das Bohrgestänge wird von einem Motor angetrieben, der auf dem Bohrturm installiert ist.

Trockendampf

Sehr heißer Dampf, der keine Flüssigkeiten enthält.

Turbine

Eine Turbine wandelt die Strömungsenergie von Fluiden in Dreh- oder Rotationsenergie um. Der Fluidstrom wird über die Turbinenschaufeln geleitet und setzt diese in Bewegung. Ein Generator, der über die Turbinenwelle mit der Turbine verbunden ist, kann die nutzbare Leistung in Strom umwandeln.

ü
Überlandleitung

Stromleitungen, die die gesamten Stromlieferungen eines Kraftwerks weiterleiten können.

w
Wärmefluss

Die Wärme aus dem Inneren der Erde gelangt über Diffusion und Konvektion zur Erdoberfläche. An der Erdoberfläche wird die Wärme in die Atmosphäre, in oberflächliche Gewässer und das Weltall abgestrahlt.

Wärmetauscher

Ein Apparat, der die (meist thermale) Energie von einem Trägermedium zu einem anderen Trägermedium transportiert (meist zwei Flüssigkeiten).

z
Zementation

Das Casing und auch die Liner werden im Bohrloch mit Zement fixiert.

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