BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

Geothermie-Bohrung Horstberg Z1

Land / Region: Deutschland / Niedersachsen, Gemeinde Eimke

Projektanfang: 01.10.2002

Projektende: 30.06.2009

Projektstand: 30.06.2009

Bohrung Horstberg Z1Bohrung Horstberg Z1 Quelle: BGR

Die Bohrung Horstberg Z1 dient seit 2003 der Entwicklung und Umsetzung eines neuen Nutzungskonzeptes für die tiefe geothermische Energiegewinnung. Die Bohrung ist eine aufgelassene Erdgas-Explorationsbohrung im Norddeutschen Becken, etwa 80 km nordöstlich von Hannover. Hier wurde der Ansatz eines Einbohrlochkonzeptes zur Gewinnung und direkten Nutzung von Thermalwasser aus geringpermeablen Gesteinsformationen aus großen Tiefen getestet, bevor ein weiterer Versuch in Hannover unternommen wurde (GeneSys-Projekt Hannover).

Bei diesem Konzept wird angenommen, dass Wegsamkeiten im tiefen Untergrund geschaffen werden können, indem man große Rissflächen im Gestein hydraulisch erzeugt (hydraulic fracturing, auch: Fracking).

Im Herbst 2003 wurden die beiden Sandsteinformationen Detfurth und Solling im Mittleren Buntsandstein einzeln durch Perforation der Verrohrung an die Bohrung angeschlossen. Die beiden Formationen wurden dann durch einen hydraulisch erzeugten Riss über eine Höhe von 120 m miteinander verbunden. Dieser Riss wurde in einer Teufe von 3800 m durch Fracking mit mehr als 20.000 m³ Frischwasser  ohne Zugabe von Chemikalien und Stützmitteln erzeugt.

Zunächst wurde das sogenannte zyklische Verfahren getestet, also ein Test mit zyklischen Injektions- und Produktionsphasen durchgeführt. Dabei fungierte die Rissfläche als unterirdischer Wärmetauscher. Anschließend erfolgte die Umsetzung der Einbohrlochzirkulation (auch: Tiefenzirkulation), wobei ein Packer in der Bohrung gesetzt wurde, um die beiden Sandsteinschichten hydraulisch zu trennen und den Wasserfluss durch den künstlichen Riss zu erproben. Durch die Produktion aus dem einen Sandsteinhorizont und der gleichzeitigen Reinjektion in den anderen Sandsteinhorizont konnte eine kontinuierliche Zirkulation erzeugt werden.

Ziel dieser hydraulischen Untersuchungen war es, einen Machbarkeitsnachweis des angedachten Einbohrlochkonzepts zu erbringen. Die beiden Verfahren zur Umsetzung des Einbohrlochkonzepts konnten hier erfolgreich getestet werden und es wurde am Standort Horstberg gezeigt, dass der geschaffene Riss über die gesamte Untersuchungsdauer hydraulisch hoch leitfähig blieb und hervorragend als Wärmetauscherfläche fungieren kann. Numerische Modellierungen zeigen zudem, dass die untersuchten Einbohrlochverfahren eine thermische Leistung von ca. 2 MW für einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren liefern können. Diese Größenordnung an zu erzielender Wärmeleistung ist ökonomisch interessant für Wärmeabnehmer mittlerer Größe (z.B. Bürokomplexe, Krankenhäuser). Die Ergebnisse aus dem wissenschaftlichen Testprogramm an der Bohrung Horstberg bilden die Grundlage für die Durchführung des BGR-Demonstrationsvorhabens GeneSys Hannover.

In der Monographie „Erdwärmegewinnung mittels generierter Geothermischer Systeme (GeneSys) – Band 1: Testarbeiten in der Bohrung Horstberg Z1 und Abteufen der Bohrung Groß Buchholz Gt1“ können ausführliche Details und Hintergrundinformationen zu den hier genannten Nutzungskonzepten, zur geologischen Charakterisierung an der Bohrung Horstberg Z1, zur Bohrung selbst, dem Bohrplatz, der hydraulischen Fracoperation, dem dabei durchgeführten geophysikalischen Monitoring, den hydraulischen Tests im Mittleren Buntsandstein sowie deren Ergebnissen nachgelesen werden.

Projektbeiträge:

Literatur:

Wessling, S., Junker, R., Rutqvist, J., Silin, D., Sulzbacher, H., Tischner, T., Tsang, C.-F. (2009): Pressure analysis of the hydromechanical fracture behaviour in stimulated tight sedimentary geothermal reservoirs. Geothermics 38/2, 211-226.

Kehrer, P., Orzol, J., Jung, R., Jatho, R. & Junker, R. (2007): The GeneSys-Project - a contribution of GEOZENTRUM Hannover to the development of Enhanced Geothermal Systems (EGS). - Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 158/1, 119-132.

Orzol, J., Jung, R., Jatho, R., Tischner, T., Kehrer, P. (2005): The GeneSys-Project: Extraction of geothermal heat from tight sandstones. Proceedings World Geothermal Congress, Antalya, Turkey, 24-29. April 2005. (PDF, 366 KB)

Jung, R., Orzol, J., Kehrer, P. Jatho, R. (2005): Verbundprojekt: GeneSys, Vorstudie – Erprobung der Wasserfractechnik und des Einsonden-Zweischichtverfahrens für die Direktwärmenutzung aus gering permeablen Sedimentgesteinen. Abschlussbericht (PDF, 6 MB)

Hesshaus, A., Hauswirth, H., Jatho, R., Tischner, T., Schellschmidt, R., Junker, R., Sulzbacher, H. (2010): GeneSys Horstberg II – Methoden und Konzepte zur Erdwärmegewinnung aus gering permeablen Sedimentgesteinen. Abschlussbericht zum BMU-Vorhaben 0329996, BGR, Hannover, 137 S. (PDF, 27,9 MB) (PDF, 28 MB)

Förderungsnummer:

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an der Bohrung Horstberg wurden durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert; Fördernummer: 0327116 (1.10.2002 – 31.12.2005), 0329996 (1.4.2005 – 30.6.2009).

Kontakt:

    
Dr. Torsten Tischner
Tel.: +49-(0)511-643-2475
Fax: +49-(0)511-643-2304

Diese Seite: