GeneSys Horstberg
Bohrung Horstberg Z1
Der ursprüngliche Ansatz eines Ein-Bohrloch-Verfahrens zur Gewinnung und direkten Nutzung von Thermalwasser aus geringpermeablen Gesteinsformationen aus großen Tiefen wurde in der aufgelassenen Gasbohrung Horstberg Z1 im Norddeutschen Becken ca. 80 km NE von Hannover getestet. Bei diesem Konzept wird angenommen, dass, obwohl die Gesamtpermeabilität dieser Formationen gering ist, dennoch Wegsamkeiten (Störungen, Störungszonen und deren Überschneidungen) in großen Tiefen existieren und dass diese an ein Bohrloch angeschlossen werden können, indem man große Rissflächen durch hydraulische Risserzeugung (hydraulic fracturing) erzeugt. Das heiße Wasser wird nach der Nutzung über den Ringraum der gleichen Bohrung in eine permeable Formation in geringerer Teufe verpresst. In einer Sandstein-Schicht der Formation des Mittleren Buntsandsteins (Detfurth) wurde in einer Teufe von 3800 m ein massiver Wasser-Frac-Test durchgeführt indem mehr als 20.000 m³ Frischwasser bei Fließraten von bis zu 50 l/s bei einem Bohrlochkopfdruck von ca. 330 bar injiziert wurden. Die Rissausbreitung wurde durch ein umfangreiches geophysikalisches Messprogramm, welches Mikroseismizität, Eigenpotenzial und Neigungsmessungen beinhaltete, überwacht.
Die Ergebnisse der hydraulischen Tests nach der Stimulation und verschiedener Produktionstests haben gezeigt, dass im Fall der Bohrung Horstberg Z1 das ursprüngliche Konzept nur eingeschränkt erfolgreich angewandt werden konnte: Entsprechend der extrapolierten Messwerte konnte die benötigte Produktionsrate von 25 m³/h nicht langfristig aufrecht erhalten werden, da die Formation die über den Riss angeschlossen wurde, nicht genügend Zufluss erbrachte. Aus diesem Grund wurden alternative Konzepte entwickelt und erfolgreich getestet, welche die Vorteile der hohen Speicherkapazitäten und der beträchtlichen Transmissivität des künstlich erzeugten Risses ausnutzen. Zuerst wurde ein sogenannter „Huff-Puff“-Test, also ein Test mit zyklischen Injektions- und Produktionsphasen durchgeführt, wobei die Rissfläche als Wärmetauscher fungierte. Danach erfolgte die Umsetzung eines Tiefenzirkulationskonzeptes, bei dem ein Packer in der Bohrung gesetzt wurde, um dann die hydraulische Kommunikation zwischen zwei Sandstein-Schichten über den künstlichen Riss zu erproben. Durch die Produktion aus dem einen Sandsteinhorizont und der gleichzeitigen Reinjektion in den anderen Sandsteinhorizont konnte ähnlich wie bei einer Bohrlochdublette eine dauerhafte Zirkulation erzeugt werden. Numerische Modellierungen zeigen, dass diese Konzepte die benötigte thermische Leistung von ca. 2 MW für einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren liefern können.
Das Konzept GeneSys (Generierte Geothermische Energie Systeme) ist für Wärmeabnehmer mittlerer Größe (einige MW thermischer Energie) ökonomisch interessant und wird im Rahmen eines Demonstrationsvorhabens in einer 3.800 m tiefen Bohrung auf dem Gelände des GEOZENTRUMs Hannover zum Zwecke der Beheizung der Büro- und Laborräume realisiert.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an der Bohrung Horstberg werden durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert: BMU; Fördernummer: 0327116 (bis 2005), 0329996 (2006-2008)